論文の概要: Detection of hidden photon dark matter using the direct excitation of
transmon qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.03884v1
- Date: Wed, 7 Dec 2022 19:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 18:41:00.038893
- Title: Detection of hidden photon dark matter using the direct excitation of
transmon qubits
- Title（参考訳）: トランスモン量子ビットの直接励起による隠蔽光子暗黒物質の検出
- Authors: Shion Chen, Hajime Fukuda, Toshiaki Inada, Takeo Moroi, Tatsumi Nitta,
Thanaporn Sichanugrist
- Abstract要約: 超伝導トランスモン量子ビットの励起を利用した新しい暗黒物質検出法を提案する。
周波数調整可能なSQUIDベースのトランスモンのシンプルな拡張により、質量スキャンで4〜40ミュームeV$(1-10$ GHz)の範囲をカバーできる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a novel dark matter detection method utilizing the excitation of
superconducting transmon qubits. Assuming the hidden photon dark matter of a
mass of $O(10)\ \mu{\rm eV}$, the classical wave-matter oscillation induces an
effective ac electric field via the small kinetic mixing with the ordinary
photon. This serves as a coherent drive field for a qubit when it is resonant,
evolving it from the ground state towards the first-excited state. We evaluate
the rate of such evolution and observable excitations in the measurements, as
well as the search sensitivity to the hidden photon dark matter. For a selected
mass, one can reach $\epsilon \sim 10^{-12}-10^{-14}$ (where $\epsilon$ is the
kinetic mixing parameter of the hidden photon) with a single standard transmon
qubit. A simple extension to the frequency-tunable SQUID-based transmon enables
the mass scan to cover the whole $4-40\ \mu{\rm eV}$ ($1-10$ GHz) range within
a reasonable length of run time. The sensitivity scalability along the number
of the qubits also makes it a promising platform in accord to the rapid
evolution of the superconducting quantum computer technology.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットの励起を利用した新しいダークマター検出法を提案する。
O(10)\ \mu{\rm eV}$の質量の隠れた光子暗黒物質を仮定すると、古典的な波動マター振動は通常の光子との小さな運動的混合を通して有効な交流電場を誘導する。
これは量子ビットが共振しているときにコヒーレントな駆動場となり、基底状態から最初の励起状態へと発展する。
本研究は,光子暗黒物質の探索感度とともに,その進化速度と観測可能な励起率を評価した。
選択された質量に対して、1つの標準トランスモンキュービットで$\epsilon \sim 10^{-12}-10^{-14}$(ここで$\epsilon$は隠れた光子の運動混合パラメータ)に達することができる。
周波数調整可能なSQUIDベースのトランスモンの単純な拡張により、マススキャンは4-40\ \mu{\rm eV}$(1-10$ GHz)の範囲を適切な実行時間内にカバーできる。
量子ビット数に沿った感度のスケーラビリティは、超伝導量子コンピュータ技術の急速な進化にともなって、有望なプラットフォームとなる。
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