論文の概要: A Flux-Tunable cavity for Dark matter detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.06882v1
- Date: Sun, 12 Jan 2025 17:30:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-14 14:22:08.048205
- Title: A Flux-Tunable cavity for Dark matter detection
- Title（参考訳）: 暗黒物質検出のための磁束可変キャビティ
- Authors: Fang Zhao, Ziqian Li, Akash V. Dixit, Tanay Roy, Andrei Vrajitoarea, Riju Banerjee, Alexander Anferov, Kan-Heng Lee, David I. Schuster, Aaron Chou,
- Abstract要約: 超伝導3次元マイクロ波空洞と直流束可変SQUIDを結合させて電子的に調整可能な空洞構造を構築する。
我々は、暗カウントレートが約64秒/秒の暗黒物質探索を行い、その運動混合角を5.672GHzから5.694GHzのチューナブルバンドで$varepsilon 4times 10-13$に制限する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.97330323014487
- License:
- Abstract: Developing a dark matter detector with wide mass tunability is an immensely desirable property, yet it is challenging due to maintaining strong sensitivity. Resonant cavities for dark matter detection have traditionally employed mechanical tuning, moving parts around to change electromagnetic boundary conditions. However, these cavities have proven challenging to operate in sub-Kelvin cryogenic environments due to differential thermal contraction, low heat capacities, and low thermal conductivities. Instead, we develop an electronically tunable cavity architecture by coupling a superconducting 3D microwave cavity with a DC flux tunable SQUID. With a flux delivery system engineered to maintain high coherence in the cavity, we perform a hidden-photon dark matter search below the quantum-limited threshold. A microwave photon counting technique is employed through repeated quantum non-demolition measurements using a transmon qubit. With this device, we perform a hidden-photon search with a dark count rate of around 64 counts/s and constrain the kinetic mixing angle to ${\varepsilon}< 4\times 10^{-13}$ in a tunable band from 5.672 GHz to 5.694 GHz. By coupling multimode tunable cavities to the transmon, wider hidden-photon searching ranges are possible.
- Abstract（参考訳）: ダークマター検出器の開発は、非常に望ましい性質であるが、強い感度を維持するために困難である。
暗黒物質検出のための共鳴キャビティは、従来、電磁境界条件を変えるために部品を移動させる機械的チューニングを用いてきた。
しかし、これらのキャビティは、差熱収縮、低い熱容量、低い熱伝導率により、ケルビン以下の低温環境での運転が困難であることが証明されている。
代わりに、超伝導3次元マイクロ波空洞と直流束可変SQUIDを結合させることにより、電子的に調整可能な空洞構造を開発する。
キャビティ内で高いコヒーレンスを維持するために設計されたフラックス配信システムを用いて、量子制限しきい値以下の暗黒物質探索を行う。
トランスモン量子ビットを用いた繰り返し量子非劣化測定によりマイクロ波光子計数法を用いる。
この装置では、暗カウントレートが約64秒/秒の隠れ光子探索を行い、その運動混合角を5.672GHzから5.694GHzのチューナブルバンドで${\varepsilon<4\times 10^{-13}$に制限する。
マルチモード調整可能なキャビティをトランスモンに結合することにより、より広い隠れ光子探索範囲が可能となる。
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