Development of an afterpulse effect model of InGaAs/InP single-photon avalanche diodes for application in quantum key distribution systems

?

Development of an afterpulse effect model of InGaAs/InP single-photon avalanche diodes for application in quantum key distribution systems

Journal of Optical Technology (A Translation of Opticheskii Zhurnal). 2024. Vol. 90. No. 12. P. 737–742.

Alexandr Filyaev, Losev A., Vladimir Zavodilenko, Pavlov I.

Предмет исследования. Исследовался шумовой параметр, такой как эффект послеимпульса, который возникает в однофотонных лавинных диодах на арсениде индия-галлия/фосфиде индия при их эксплуатации в составе детектора одиночных фотонов в системах квантового распределения ключей. Цель работы. Модель эффекта послеимпульса в однофотонных лавинных диодах на арсениде индия-галлия/фосфиде индия для определения истинного значения данного шумового параметра при эксплуатации диода в составе детектора одиночных фотонов в системах квантового распределения ключей. Метод. Для экспериментального измерения вероятности послеимпульса в однофотонных лавинных диодах на арсениде индия-галлия/фосфиде индия использовался специальный стенд, все компоненты которого управляются программным обеспечением, созданным в среде LabVIEW. В основе разработанной модели вероятности послеимпульса лежит немарковский характер данного явления. Основные результаты. Для определения послеимпульса разработаны методика измерений и вероятностная модель, основанная на рекурсивном характере этого эффекта в однофотонных лавинных диодах на арсениде индия-галлия/фосфиде индия. Это позволяет производить оценку истинного значения вероятности послеимпульса по реакции на однократное срабатывание детектора одиночных фотонов с однофотонными лавинными диодами на арсениде индиягаллия/фосфиде индия в своем составе. Проведён анализ подходов к оценке послеимпульса, применяемых в мировой практике для систем квантового распределения ключей. Продемонстрированы преимущества разработанного подхода перед стандартными методами, которые не учитывают немарковскую природу рассматриваемого эффекта. Практическая значимость. Разработан подход к определению вероятности послеимпульса детектора одиночных фотонов на основе однофотонных лавинных диодов на арсениде индия-галлия/фосфиде индия в виде двух моделей — упрощённой и составной, что позволяет достичь компромисса между точностью вычислений и их сложностью для применения таких устройств в системах квантового распределения ключей.

Язык: английский

DOI

Текст на другом сайте

Investigation of the avalanche delay effect in sine-gated single-photon detector

Losev A. V., Filyaev A. A., Заводиленко В. В. и др., St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics 2023 Vol. 16 No. 3.1 P. 459–462

В данной статье рассматривается детектор одиночных фотонов (ДОФ) с синусоидальным стробированием, предназначенный для использования в системе квантового распределения ключей (КРК). Обнаружен эффект «задержки лавины» в результате эксплуатации такого детектора. Этот эффект негативно влияет на общий уровень ошибок в системе КРК. Экспериментально установлено влияние основных параметров управления детектором на эффект задержки лавины. ...

Добавлено: 6 мая 2026 г.

Evaluation of the Operational Parameters of Single-Photon Detectors in Quantum Key Distribution Devices

Zavodilenko V. V., Losev A. V., Filyaev A. A. и др., Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing 2023 Vol. 59 P. 148–155

Добавлено: 1 сентября 2023 г.

Modeling InGaAs/InAlAs Spads as a Part of Single-Photon Detectors to Predict Their Electrical Parameters

Losev A. V., Filyaev A. A., Zavodilenko V. V. и др., Journal of Russian Laser Research 2023 Vol. 44 P. 156–162

Добавлено: 16 мая 2023 г.

Dead Time Duration and Active Reset Influence on the Afterpulse Probability of InGaAs/InP Single-Photon Avalanche Diodes

Losev A., Zavodilenko V. V., Koziy A. и др., IEEE Journal of Quantum Electronics 2022 Vol. 58 No. 3 P. 1–11

Добавлено: 12 мая 2023 г.

Superconducting detector of IR single-photons based on thin WSi films

Seleznev V., Divochiy A., Vakhtomin Y. и др., Journal of Physics: Conference Series 2016 Vol. 737 No. 012032 P. 1–9

Добавлено: 24 ноября 2017 г.

Cavity-Enhanced and Ultrafast Superconducting Single-Photon Detectors

Vetter A., Ferrari S., Rath P. и др., Nano Letters 2016 Vol. 16 No. 11 P. 7085–7092

Добавлено: 2 февраля 2017 г.

Travelling-wave single-photon detectors integrated with diamond photonic circuits: Operation at visible and telecom wavelengths with a timing jitter down to 23 ps

Rath P., Vetter A., Kovalyuk V. и др., , in: Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. San Francisco, California, United States | February 13, 2016Т. 9750: Integrated Optics: Devices, Materials, and Technologies XX.: Беллингхем: Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2016. P. 97500T-1– 97500T-8.

Добавлено: 29 октября 2016 г.

Fully integrated quantum photonic circuit with an electrically driven light source

Khasminskaya S., Pyatkov F., Stowik K. и др., Nature Photonics 2016 Vol. 10 P. 727–733

Добавлено: 20 октября 2016 г.

Effect of the wire width on the intrinsic detection efficiency of superconducting-nanowire single-photon detectors

Lusche R., Семенов А. В., Ilin K. и др., Journal of Applied Physics 2014 Vol. 116 No. 4 P. 043906-1–043906-9

Добавлено: 24 февраля 2016 г.

Vortex-assisted mechanism of photon counting in a superconducting nanowire single-photon detector revealed by external magnetic field

Vodolazov D. Y., Korneeva Y. P., Semenov A. V. и др., Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 2015 Vol. 92 No. 10 P. 104503-1–104503-9

Добавлено: 10 октября 2015 г.

Three temperature regimes in superconducting photon detectors: Quantum, thermal and multiple phase-slips as generators of dark counts

Murphy A., Semenov A., Korneev A. и др., Scientific Reports 2015 Vol. 5 P. 10174

Добавлено: 3 сентября 2015 г.