論文の概要: A highly-sensitive broadband superconducting thermoelectric single-photon detector

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.02933v1
• Date: Mon, 6 Feb 2023 17:08:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-07 15:53:08.855855
• Title: A highly-sensitive broadband superconducting thermoelectric single-photon detector
• Title（参考訳）: 高感度超伝導熱電型単光子検出器
• Authors: Federico Paolucci and Gaia Germanese and Alessandro Braggio and Francesco Giazotto
• Abstract要約: 熱電検出器(TED)は、単一光子の吸収による有限温度差を開回路熱電圧に変換する。 TEDでは、選択した設計や素材に応じて、約15GHzから約150Hzの周波数の単一光子を公開できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a passive single-photon detector based on the bipolar thermoelectric effect occurring in tunnel junctions between two different superconductors thanks to spontaneous electron-hole symmetry breaking. Our thermoelectric detector (TED) converts a finite temperature difference caused by the absorption of a single photon into an open circuit thermovoltage. Designed with feasible parameters, our TED is able to reveal single-photons of frequency ranging from about 15 GHz to about 150 PHz depending on the chosen design and materials. In particular, this detector is expected to show values of signal-to-noise ratio SNR about 15 at {\nu} = 50 GHz when operated at a temperature of 10 mK. Interestingly, this device can be viewed as a digital single-photon detector, since it generates an almost constant voltage VS for the full operation energies. Our TED can reveal single photons in a frequency range wider than 4 decades with the possibility to discern the energy of the incident photon by measuring the time persistence of the generated thermovoltage. Its broadband operation suggests that our TED could find practical applications in several fields of quantum science and technology, such as quantum computing, telecommunications, optoelectronics, THz spectroscopy and astro-particle physics.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、2つの超伝導体間のトンネル接合に生じる双極性熱電効果に基づく受動単光子検出器を提案する。 我々の熱電検出器(TED)は、単一光子の吸収による有限温度差を開回路熱電圧に変換する。 実現可能なパラメータで設計されたTEDでは、選択した設計や材料に応じて、約15GHzから約150Hzの周波数の単一光子を明らかにすることができます。 特に、この検出器は10mKの温度で操作すると、約15 at {\nu} = 50 GHzの信号対雑音比SNRの値を示すことが期待されている。 興味深いことに、このデバイスは全動作エネルギーに対してほぼ一定の電圧を発生させるため、デジタル単一光子検出器と見なすことができる。 我々のTEDでは、発生した熱電圧の持続時間を測定することにより、入射光子のエネルギーを識別できる可能性として、40年以上の周波数範囲で単一光子の露光を行うことができる。 そのブロードバンド操作は、TEDが量子コンピューティング、電気通信、光エレクトロニクス、THz分光、天体物理学など、いくつかの分野の量子科学および技術に実用的な応用を見出すことができることを示唆している。

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