Superconducting nanowire single-photon detectors for quantum communication applications

La technologie des détecteurs de photon unique a suscité un intérêt croissant au cours de la dernière décennie. Une des raisons majeures de cette tendance sont les applications en communication quantique, telles que la distribution de clés quantiques, qui nécessitent des détecteurs à hautes performances. Les détecteurs de photon unique à nanofils supraconducteurs (SNSPD) sont sensibles aux photons uniques aux longueurs d'onde allant des rayons X jusqu'à l'infrarouge moyen et offrent des performances inégalées sur de nombreux aspects. Ils présentent généralement des efficacités très élevées sur une large gamme de longueurs d'onde, ainsi qu'un faible bruit, une gigue temporelle faible, et un taux de répétition élevé. Le travail présenté dans cette thèse couvre tous les aspects essentiels des SNSPDs fabriqués en molybdène-silicium (MoSi). Alors que la nano-fabrication, la caractérisation, la recherche des limites intrinsèques et le mécanisme de détection constituent le cœur de ce travail, la motivation principale à l'origine de cette thèse a toujours été de fournir des détecteurs de photon unique performants pour des applications de communication quantique exigeantes effectuées au sein même du groupe. Malgré un grand nombre de travaux expérimentaux visant à améliorer les performances des SNSPD depuis leur invention, une description complète du mécanisme de détection n'a pas encore été établie. La motivation principale de la première partie de cette thèse est d'apporter une réponse à cette question. Les hautes performances obtenues sont discutées dans la deuxième partie de ce manuscrit, où sont présentés des détecteurs combinant une efficacité de détection élevée (> 85 %) et une gigue temporelle faible (