論文の概要: Observation of thermal microwave photons with a Josephson junction detector
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10434v1
- Date: Tue, 16 Apr 2024 09:57:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 17:13:30.406808
- Title: Observation of thermal microwave photons with a Josephson junction detector
- Title（参考訳）: ジョセフソン接合検出器を用いた熱マイクロ波光子の観察
- Authors: A. L. Pankratov, A. V. Gordeeva, A. V. Chiginev, L. S. Revin, A. V. Blagodatkin, N. Crescini, L. S. Kuzmin,
- Abstract要約: 単一光子検出器 (SPD) は、$gamma$-ray から赤外波長に実証された。
10,mathrmGHz$wave photon、約40,mathrmmu eV$または7,mathrmmuJ$は、超伝導のジョセフソン接合部を抵抗状態にするのに十分なエネルギーである。
このデバイスは、最大40%の効率と、数ギガヘルツの帯域幅で0.1,mathrmHz$のダークカウントレートを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: When measuring electromagnetic radiation of frequency $f$, the most sensitive detector is the one that counts the single quanta of energy $h f$. Single photon detectors (SPDs) were demonstrated from $\gamma$-rays to infrared wavelengths, and extending this range down to the microwaves is the focus of intense research. The energy of $10\,\mathrm{GHz}$ microwave photon, about $40\,\mathrm{\mu eV}$ or $7\, \mathrm{yJ},$ is enough to force a superconducting Josephson junction into its resistive state, making it suitable to be used as a sensor. In this work, we use an underdamped Josephson junction to detect single thermal photons stochastically emitted by a microwave copper cavity at millikelvin temperatures. After characterizing the source and detector, we vary the temperature of the resonant cavity and measure the increased photon rate. The device shows an efficiency up to 40% and a dark count rate of $0.1\,\mathrm{Hz}$ in a bandwidth of several gigahertz. To confirm the thermal nature of the emitted photons we verify their super-Poissonian statistics, which is also a signature of quantum chaos. We discuss detector application in the scope of Dark Matter Axion searches, and note its importance for quantum information, metrology and fundamental physics.
- Abstract（参考訳）: 周波数$f$の電磁放射を測定するとき、最も感度の高い検出器はエネルギー$hf$の単一量子を計るものである。
単一光子検出器(SPD)は、$\gamma$-raysから赤外波長まで実証され、この範囲をマイクロ波まで広げることが激しい研究の焦点となっている。
10\,\mathrm{GHz}$wave photon, about 40\,\mathrm {\mu eV}$または7\, \mathrm{yJ}$のエネルギーは、超伝導ジョセフソン接合を抵抗状態に強制するのに十分であり、センサとしての使用に適している。
本研究では,ミリケルビン温度でマイクロ波銅空洞から確率的に放出される単一熱光子を検出するために,ジョゼフソン接合を用いた。
光源と検出器を特徴付けると、共振器の温度が変化し、光子速度が上昇する。
このデバイスは、最大40%の効率を示し、数ギガヘルツの帯域幅で、暗いカウントレートが0.1\,\mathrm{Hz}$である。
放出された光子の熱的性質を確認するために、量子カオスの兆候でもある超ポアソン統計を検証した。
我々はダークマター・アクシオン探索の分野における検出器の適用について論じ、量子情報、気象学、基礎物理学におけるその重要性に留意する。
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