論文の概要: Microwave Photon Number Resolving Detector Using the Topological Surface
State of Superconducting Cadmium Arsenide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.02096v2
- Date: Sat, 17 Apr 2021 05:03:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-03 20:53:49.420016
- Title: Microwave Photon Number Resolving Detector Using the Topological Surface
State of Superconducting Cadmium Arsenide
- Title（参考訳）: 超伝導カドミウムヒ素の表面状態を利用したマイクロ波光子数分解検出器
- Authors: Eric Chatterjee, Wei Pan, and Daniel Soh
- Abstract要約: 超伝導カドミウムヒ素(Cd3As2)を用いて光子を吸収した後の温度上昇を測定することを提案する。
温度利得は、ゼロバイアスバルク比抵抗の変化を測定することで決定できる。
得られた温度利得は吸収光子の個数と離散的にスケールし、光子数解決機能を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.515536223487523
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Photon number resolving detectors play a central role in quantum optics. A
key challenge in resolving the number of absorbed photons in the microwave
frequency range is finding a suitable material that provides not only an
appropriate band structure for absorbing low-energy photons but also a means of
detecting a discrete photoelectron excitation. To this end, we propose to
measure the temperature gain after absorbing a photon using superconducting
cadmium arsenide (Cd3As2) with a topological semimetallic surface state as the
detector. The surface electrons absorb the incoming photons and then transfer
the excess energy via heat to the superconducting bulk's phonon modes. The
temperature gain can be determined by measuring the change in the zero-bias
bulk resistivity, which does not significantly affect the lattice dynamics.
Moreover, the obtained temperature gain scales discretely with the number of
absorbed photons, enabling a photon-number resolving function. Here, we will
calculate the temperature increase as a function of the number and frequency of
photons absorbed. We will also derive the timescale for the heat transfer
process from the surface electrons to the bulk phonons. We will specifically
show that the transfer processes are fast enough to ignore heat dissipation
loss.
- Abstract（参考訳）: 光子数分解検出器は量子光学において中心的な役割を果たす。
低エネルギー光子を吸収する適切なバンド構造だけでなく、離散光電子励起を検出する手段を提供する適切な材料を見つけることが、マイクロ波周波数範囲における吸収光子数の解決における鍵となる課題である。
そこで本研究では, 超伝導アルセニドカドミウム (cd3as2) を用いた光子吸収による温度利得を, 位相的半金属表面状態を検出器として測定する。
表面電子は入ってくる光子を吸収し、熱によって余剰エネルギーを超伝導バルクのフォノンモードに伝達する。
温度ゲインはゼロバイアスバルク比抵抗の変化を測定することで決定できるが、格子のダイナミクスには影響しない。
さらに、得られた温度ゲインは吸収光子の個数と個別にスケールし、光子数解決機能を実現する。
ここでは、吸収された光子の数と周波数の関数として温度上昇を計算する。
また、表面電子からバルクフォノンへの熱伝達過程の時間スケールを導出する。
伝熱過程が熱散逸損失を無視するのに十分な速さであることを具体的に示す。
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