論文の概要: Practical Single Microwave Photon Counter with $10^\mathrm{-22}$
$\mathrm{W/\sqrt{Hz}}$ sensitivity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.03614v1
- Date: Fri, 7 Jul 2023 14:11:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-10 12:08:40.990591
- Title: Practical Single Microwave Photon Counter with $10^\mathrm{-22}$
$\mathrm{W/\sqrt{Hz}}$ sensitivity
- Title（参考訳）: 10^\mathrm{-22}$$$\mathrm{w/\sqrt{hz}}$感度を持つ実用的な単一マイクロ波光子カウンタ
- Authors: L\'eo Balembois, Jaime Travesedo, Louis Pallegoix, Alexandre May, Eric
Billaud, Marius Villiers, Daniel Est\`eve, Denis Vion, Patrice Bertet,
Emmanuel Flurin
- Abstract要約: 単一光子検出は量子光学の発展に重要な役割を果たした。
近年、超伝導量子ビットまたはボロメーターに基づく単一マイクロ波光子検出器(SMPD)の開発において大きな進展が見られた。
入力光子の4波混合プロセスにより、トランモン量子ビットの励起状態への非可逆移動に基づく新しい実用的なSMPDを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 47.187609203210705
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Single photon detection played an important role in the development of
quantum optics. Its implementation in the microwave domain is challenging
because the photon energy is 5 orders of magnitude smaller. In recent years,
significant progress has been made in developing single microwave photon
detectors (SMPDs) based on superconducting quantum bits or bolometers. In this
paper we present a new practical SMPD based on the irreversible transfer of an
incoming photon to the excited state of a transmon qubit by a four-wave mixing
process. This device achieves a detection efficiency $\eta = 0.43$ and an
operational dark count rate $\alpha = 85$ $\mathrm{s^{-1}}$, mainly due to the
out-of-equilibrium microwave photons in the input line. The corresponding power
sensitivity is $\mathcal{S} = 10^{-22}$ $\mathrm{W/\sqrt{Hz}}$, one order of
magnitude lower than the state of the art. The detector operates continuously
over hour timescales with a duty cycle $\eta_\mathrm{D}=0.84$, and offers
frequency tunability of $\sim 400$ MHz around 7 GHz.
- Abstract（参考訳）: 単一光子検出は量子光学の発展に重要な役割を果たした。
マイクロ波領域におけるその実装は、光子エネルギーが5桁小さいため困難である。
近年、超伝導量子ビットまたはボロメーターに基づく単一マイクロ波光子検出器(SMPD)の開発において大きな進展が見られた。
本稿では, 4波混合プロセスによるトランモン量子ビットの励起状態への入射光子の可逆移動に基づく新しい実用SMPDを提案する。
この装置は検出効率$\eta = 0.43$ と演算ダークカウントレート $\alpha = 85$$ $\mathrm{s^{-1}}$ を達成する。
対応する電力感度は$\mathcal{s} = 10^{-22}$ $\mathrm{w/\sqrt{hz}}$であり、これは芸術の状況よりも1桁低い。
この検出器は、義務サイクル$\eta_\mathrm{D}=0.84$で時間スケールで連続的に動作し、周波数チューナビリティは7GHzあたり$\sim 400$MHzである。
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