Quantum photonic integration circuits are a promising approach to scalable quantum processing with photons. Waveguide single-photon-detectors (WSPDs) based on superconducting nanowires have been recently shown to be compatible with single-photon sources for a monolithic integration. While standard WSPDs offer single-photon sensitivity, more complex superconducting nanowire structures can be configured to have photon-number-resolving capability. In this work, we present waveguide photon-number-resolving detectors (WPNRDs) on GaAs/Al0.75Ga0.25As ridge waveguides based on a series connection of nanowires. The detection of 0–4 photons has been demonstrated with a four-wire WPNRD, having a single electrical read-out. A device quantum efficiency of ∼24% is reported at 1310 nm for the transverse electric polarization.

1.
J. L.
O'Brien
,
A.
Furusawa
, and
J.
Vučković
,
Nat. Photonics
3
,
687
(
2009
).
2.
A.
Politi
,
M. J.
Cryan
,
J. G.
Rarity
,
S.
Yu
, and
J. L.
O'Brien
,
Science
320
,
646
(
2008
).
3.
J. P.
Sprengers
,
A.
Gaggero
,
D.
Sahin
,
S.
Jahanmirinejad
,
G.
Frucci
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
J.
Beetz
,
M.
Lermer
,
M.
Kamp
,
S.
Höfling
,
R.
Sanjines
, and
A.
Fiore
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
181110
(
2011
).
4.
W. H. P.
Pernice
,
C.
Schuck
,
O.
Minaeva
,
M.
Li
,
G. N.
Gol'tsman
,
A. V.
Sergienko
, and
H. X.
Tang
,
Nat. Commun.
3
,
1325
(
2012
).
5.
C.
Schuck
,
W. H. P.
Pernice
, and
H. X.
Tang
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
051101
(
2013
).
6.
G.
Reithmaier
,
S.
Lichtmannecker
,
T.
Reichert
,
P.
Hasch
,
K.
Müller
,
M.
Bichler
,
R.
Gross
, and
J. J.
Finley
,
Sci. Rep.
3
,
1901
(
2013
).
7.
T.
Gerrits
,
N.
Thomas-Peter
,
J. C.
Gates
,
A. E.
Lita
,
B. J.
Metcalf
,
B.
Calkins
,
N. A.
Tomlin
,
A. E.
Fox
,
A. L.
Linares
,
J. B.
Spring
,
N. K.
Langford
,
R. P.
Mirin
,
P. G. R.
Smith
,
I. A.
Walmsley
, and
S. W.
Nam
,
Phys. Rev. A
84
,
060301
(
2011
).
8.
G. N.
Gol'tsman
,
O.
Okunev
,
G.
Chulkova
,
A.
Lipatov
,
A.
Semenov
,
K.
Smirnov
,
B.
Voronov
,
A.
Dzardanov
,
C.
Williams
, and
R.
Sobolewski
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
705
(
2001
).
9.
E.
Knill
,
R.
Laflamme
, and
G. J.
Milburn
,
Nature
409
,
46
(
2001
).
10.
D.
Rosenberg
,
A. E.
Lita
,
A. J.
Miller
, and
S. W.
Nam
,
Phys. Rev. A
71
,
061803
(
2005
).
11.
M.
Fujiwara
and
M.
Sasaki
,
Appl. Opt.
46
,
3069
(
2007
).
12.
E.
Pomarico
,
B.
Sanguinetti
,
R.
Thew
, and
H.
Zbinden
,
Opt. Express
18
,
10750
(
2010
).
13.
B. E.
Kardynał
,
Z. L.
Yuan
, and
A. J.
Shields
,
Nat. Photonics
2
,
425
(
2008
).
14.
M. J.
Fitch
,
B. C.
Jacobs
,
T. B.
Pittman
, and
J. D.
Franson
,
Phys. Rev. A
68
,
043814
(
2003
).
15.
C. M.
Natarajan
,
L.
Zhang
,
H. C.
Ronge
,
G.
Donati
,
S. N.
Dorenbos
,
V.
Zwiller
,
I. A.
Walmsley
, and
R. H.
Hadfield
,
Opt. Express
21
,
893
(
2013
).
16.
L. A.
Jiang
,
E. A.
Dauler
, and
J. T.
Chang
,
Phys. Rev. A
75
,
062325
(
2007
).
17.
A.
Divochiy
,
F.
Marsili
,
D.
Bitauld
,
A.
Gaggero
,
R.
Leoni
,
F.
Mattioli
,
A.
Korneev
,
V.
Seleznev
,
N.
Kaurova
,
O.
Minaeva
,
G.
Gol'tsman
,
K. G.
Lagoudakis
,
M.
Benkhaoul
,
F.
Lévy
, and
A.
Fiore
,
Nat. Photonics
2
,
302
(
2008
).
18.
E. A.
Dauler
,
A. J.
Kerman
,
B. S.
Robinson
,
J. K. W.
Yang
,
B.
Voronov
,
G.
Gol'tsman
,
S. A.
Hamilton
, and
K. K.
Berggren
,
J. Mod. Opt.
56
,
364
(
2009
).
19.
S.
Jahanmirinejad
and
A.
Fiore
,
Opt. Express
20
,
5017
(
2012
).
20.
S.
Jahanmirinejad
,
G.
Frucci
,
F.
Mattioli
,
D.
Sahin
,
A.
Gaggero
,
R.
Leoni
, and
A.
Fiore
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
072602
(
2012
).
21.
B.
Calkins
,
P. L.
Mennea
,
A. E.
Lita
,
B. J.
Metcalf
,
W. S.
Kolthammer
,
A. L.
Linares
,
J. B.
Spring
,
P. C.
Humphreys
,
R. P.
Mirin
,
J. C.
Gates
,
P. G. R.
Smith
,
I. A.
Wamsley
,
T.
Gerrits
, and
S. W.
Nam
, preprint arXiv:1305.6627 (
2013
).
22.
V.
Anant
,
A. J.
Kerman
,
E. A.
Dauler
,
J. K. W.
Yang
,
K. M.
Rosfjord
, and
K. K.
Berggren
,
Opt. Express
16
,
10750
(
2008
).
23.
T.
Huang
,
X.
Wang
,
J.
Shao
,
X.
Guo
,
L.
Xiao
, and
S.
Jia
,
J. Lumin.
124
,
286
(
2007
).
24.
A.
Gaggero
,
S.
Jahanmiri Nejad
,
F.
Marsili
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
D.
Bitauld
,
D.
Sahin
,
G. J.
Hamhuis
,
R.
Nötzel
,
R.
Sanjines
, and
A.
Fiore
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
151108
(
2010
).
25.
F.
Marsili
,
D.
Bitauld
,
A.
Fiore
,
A.
Gaggero
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
M.
Benkahoul
, and
F.
Levy
,
Opt. Express
16
,
3191
(
2008
).
26.
D.
Sahin
,
A.
Gaggero
,
T. B.
Hoang
,
G.
Frucci
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
J.
Beetz
,
M.
Lermer
,
M.
Kamp
,
S.
Höfling
, and
A.
Fiore
,
Opt. Express
21
,
11162
(
2013
).
You do not currently have access to this content.