NIST: supraleitende Einzelphotonendetektoren bis 0,1 mm Breite erreichen die Leistungsgrenze des Materials, Dunkelzählraten sinken um 10 Größenordnungen
Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) beschrieb am 24. August 2026 supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPD) mit bis zu 0,1 mm breitem Draht, mehr als hundertmal breiter als die üblichen 100 nm. Die Ergebnisse erschienen am 19. August 2026 in der Zeitschrift Optica.
- In einem SNSPD erzeugt ein Photon im supraleitenden Draht einen heißen Fleck, der den Strom stört und einen Spannungsimpuls auslöst. NIST hatte solche Detektoren bereits auf 98 % Nachweis einfallender Photonen gebracht, doch ihre Nanometerbreite erfordert spezialisierte Fertigung, und Defekte bündeln den Strom an den Drahtkanten, was den Betriebsstrom begrenzt und Fehlzählungen (Dunkelzählungen) erhöht.
- Das Team brachte beiderseits des Detektors stromdurchflossene supraleitende „Schienen“ an, deren Magnetfeld den Strom gleichmäßig über die Drahtbreite verteilt. So lässt sich der Detektor im Betrieb in ein nur durch die Materialqualität begrenztes Regime abstimmen; laut dem Optica-Artikel sinkt die Dunkelzählrate um 10 Größenordnungen.
- Die Leistungsgrenze des Materials wurde für bis zu 0,1 mm breite Drähte gezeigt, für einen 20 µm breiten Detektor — zwanzigmal breiter als der bisherige Stand der Technik — eine interne Nachweiseffizienz nahe eins bei 4 µm Wellenlänge. Die breiten Detektoren sind polarisationsunempfindlich.
- Laut NIST ist noch unklar, ob breite Detektoren die 98 % Effizienz ihrer nanoskaligen Gegenstücke erreichen — weitere Tests sind nötig. Der einfachere Aufbau soll die Fertigung großer Detektoren und Arrays erleichtern, u. a. für die Astronomie; SNSPD werden auch in der Quanten- und Weltraumkommunikation eingesetzt. Autoren des Artikels (Optica, Bd. 13, Nr. 8, S. 1649) sind K. Parzuchowski, E. Mueller und Kollegen.
Quelle: NIST — NIST Researchers Supersize Quantum Technology to Help Detect Faint Photons (24.08.2026)