عنوان
طراحي و شبيه سازي آشكارساز تك فوتون مبتني بر نانوسيم ابررسانا به منظور استفاده در پردازش اطلاعات كوانتومي
نويسنده اصلي
مرتضي بابايي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
بيشتر پروتكل¬هاي توزيع كليد كوانتومي ، براساس تك فوتون¬ها استوار هستند. از آنجايي كه اين پروتكل¬ها براي ارسال اطلاعات به منابع توليد تك فوتون نيازمندند، براي خواندن اطلاعات نيز لازم است تا از آشكارساز¬هاي تك فوتون استفاده كرد. آشكارسازهاي تك¬فوتون مبتني بر نانوسيم ابررسانا اصلي¬ترين تكنولوژي شمارنده¬ فوتون در حال ظهور هستند. اين نوع آشكارسازها برخلاف آشكارسارسازهاي تك¬فوتون مرسوم، در طول موج¬هاي مادون قرمز نزديك بخصوص در محدوده¬¬ي 1300nm-1550nm كه براي كاربردهاي پردازش اطلاعات كوانتومي مناسب هستند، حساسيت بالا و عملكرد مطلوبي را از خود نشان مي¬دهند.
در اين پايان¬نامه با بررسي تئوري روند تشخيص فوتون در يك نانوسيم ابررسانا حامل جريان الكتريكي و بررسي و مقايسه انواع مدل¬هاي تئوري موجود براي اين منظور، يك مدل فيزيكي كامل ارائه و بررسي مي¬شود. به منظور بهبود پارامترهاي مهم آشكارسازي مد¬نظر در پردازش اطلاعات كوانتومي مانند بازدهي تشخيص، نرخ شمارش تك¬فوتون و عدم قطعيت زماني، اصول عملكرد آشكارسازي تك¬فوتون مبتني بر نانوسيم¬هاي ابررسانايي و همچنين ساختار فيزيكي آنها بررسي مي¬شود. مناسب ترين مدل فيزيكي براي اين ادوات مبتني بر تشكيل نقطه¬ي گرم، پخش شبه¬ذرات، فروريزش سد پتانسيل گرداب¬هاي مغناطيسي و حركت گرداب¬ها است كه اين مدل برخلاف مدل فيزيكي پايه مبتني بر تشكيل نقطه¬ي گرم، در انرژي¬هاي پايين محدوده¬ي مادون قرمز نزديك، بازدهي كوانتومي به صورت نمايي كاهش مي¬يابد. اين نتيجه با نتايج تجربي به دست آمده كاملا مطابقت دارد.
طبق اين مدل، نشان مي¬دهيم كه بيشترين كاهش در بيشينه¬ي سد پتانسيل گرداب زماني اتفاق مي¬افتد كه بيشترين تعداد شبه¬ذرات توليد شده ناشي از برخورد فوتون را در ناحيه اي به اندازه¬ي طول همدوسي ابررسانايي در عرض نانوسيم داشته باشيم. اين زمان با در نظر گرفتن حالت اشباع شبه¬ذرات توليد شده، 1.8 برابر بيشتر مي¬شود. همچنين 3 ماده ابررساناي مرسوم WSi، TaN و NbN استفاده شده در نانوسيم را با هم مقايسه مي¬كنيم. طبق اين مدل، يك عدم قطعيت زماني مبتني بر تونل زني تصادفي گرداب¬ها تعريف خواهيم كرد و وابستگي به دما و ابعاد فيزيكي ساختار را براي WSi، TaN و NbN، بررسي و با هم مقايسه خواهيم كرد. سپس در نتيجه¬ي حركت تصادفي گرداب¬ها، بازدهي تشخيص كوانتومي اين ادوات، مبتني بر احتمال عبور تك¬گرداب مغناطيسي از سد پتانسيل گرداب تعريف مي¬شود و اين بازدهي به دما و انرژي فوتون تابيده شده كاملا وابسته است.
شماره ركورد
207930
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي برق- افزاره هاي ميكرو و نانوالكترونيك
استاد راهنما
دكتر شهرام محمدنژاد