論文の概要: Microwave photon-number amplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03173v1
• Date: Mon, 6 Mar 2023 14:42:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-07 15:45:38.874255
• Title: Microwave photon-number amplification
• Title（参考訳）: マイクロ波光子数増幅
• Authors: Romain Albert, Jo\"el Griesmar, Florian Blanchet, Ulrich Martel, Nicolas Bourlet, Max Hofheinz
• Abstract要約: 単一光子検出器は1つの光子を正確に検出するが、2つの光子が同時に到着するとすぐに飽和する。 ボロメーターのようなより線形のワットメーターは、単一マイクロ波光子を正確に検出するにはノイズが大きすぎる。 入射光子数を整数因子で乗算することにより、単一光子検出器とパワーメータの利点を組み合わせたマイクロ波光子乗算方式を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: So far, quantum-limited power meters are not available in the microwave domain, hindering measurement of photon number in itinerant quantum states. On the one hand, single photon detectors accurately detect single photons, but saturate as soon as two photons arrive simultaneously. On the other hand, more linear watt meters, such as bolometers, are too noisy to accurately detect single microwave photons. Linear amplifiers probe non-commuting observables of a signal so that they must add noise and cannot be used to detect single photons, either. Here we experimentally demonstrate a microwave photon-multiplication scheme which combines the advantages of a single photon detector and a power meter by multiplying the incoming photon number by an integer factor. Our first experimental implementation achieves a n = 3-fold multiplication with 0.69 efficiency in a 116 MHz bandwidth up to a input photon rate of 400 MHz. It loses phase information but does not require any dead time or time binning. We expect an optimised device cascading such multipliers to achieve number-resolving measurement of itinerant photons with low dark count, which would offer new possibilities in a wide range of quantum sensing and quantum computing applications.
• Abstract（参考訳）: これまでのところ、量子制限電力計はマイクロ波領域では利用できないため、反復量子状態における光子数の測定を妨げている。 一方、単一光子検出器は1つの光子を正確に検出するが、2つの光子が同時に到着するとすぐに飽和する。 一方、ボロメータのようなより線形なワットメーターはノイズが多すぎて単一のマイクロ波光子を正確に検出できない。 線形増幅器は信号の非可換可観測器をプローブし、ノイズを加えなければならないし、単一の光子を検出できないようにする。 本稿では、入射光子数を整数因子で乗算することにより、単一光子検出器とパワーメータの利点を組み合わせたマイクロ波光子乗算方式を実験的に実証する。 最初の実験では、入力光子レート400MHzまでの帯域幅116MHzにおいて、0.69の効率でn = 3倍の乗算を実現した。 フェーズ情報は失われるが、デッドタイムやタイムビッキングは不要である。 このような乗算器をカスケードする最適化されたデバイスは、暗黒数の少ないイテナント光子の数分解測定を実現し、幅広い量子センシングおよび量子コンピューティングアプリケーションに新たな可能性をもたらすことを期待する。

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