論文の概要: Experimental demonstrations of Josephson threshold detectors for broadband microwave photons detection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14300v1
• Date: Thu, 20 Feb 2025 06:31:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-21 14:24:56.438034
• Title: Experimental demonstrations of Josephson threshold detectors for broadband microwave photons detection
• Title（参考訳）: ブロードバンドマイクロ波光子検出のためのジョセフソンしきい値検出器の実験実験
• Authors: Jia-Xing He, Ya-Qiang Chai, Peng-Hui Ouyang, Hong Chang, L. F. Wei,
• Abstract要約: 電流バイアスジョセフソン接合(CBJJs)は、赤外線領域における感度ジョセフソンしきい値検出器(JTDs)として実証されている。 この種の検出器は、ブロードバンドマイクロ波光子を検出するためにも使用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.926713034756862
• License:
• Abstract: Current-biased Josephson junctions (CBJJs) have been demonstrated as sensitive Josephson threshold detectors (JTDs) in the infrared range. In this letter, we show this kind of detector could also be used to detect broadband microwave photons. Based on the numerical simulations of the noise-driving phase dynamics of an underdamped Josephson junction, driven by the low-frequency triangular wave current, we argue that the microwave photons flowing across the JJ can be detected by probing the voltage switched signals of the JJ. Experimentally, we designed and fabricated the relevant Al/AlOx/Al Josephson device and measured its response to microwave photons at 50~mK temperature. Experimental results indicate that the weak microwave signals could be threatened as the additional noises modify the phase dynamics of the CBJJ, which could thus be detected by the generated JTD. The detection sensitivity is characterized by using the Kumar-Caroll index to differentiate the junction switched duration distributions, with and without microwave signal input. Although the demonstrated detection sensitivity is just $-92$~dBm (corresponding to approximately 30~photon/ns) for the microwave photons at $\sim 5$GHz (which is manifestly deviated from the plasma frequency of the fabricated JJ), we argued, based on the relevant numerical simulations, that the generated JTD could be used to achieve the sensitive detection of the microwave photons at the plasma frequency of the JJ.
• Abstract（参考訳）: 電流バイアスジョセフソン接合(CBJJs)は、赤外線領域における感度ジョセフソンしきい値検出器(JTDs)として実証されている。 このレターでは、この種の検出器は、ブロードバンドマイクロ波光子を検出するためにも使用できることを示す。 低周波三角波電流によって駆動されるジョゼフソン接合のノイズ駆動位相の数値シミュレーションに基づいて、JJを流れるマイクロ波光子をJJの電圧切替信号によって検出できると主張している。 実験により,Al/AlOx/Al Josephsonデバイスの設計と製造を行い,50〜mKの温度でマイクロ波光子に対する応答を測定した。 実験結果から、CBJJの位相ダイナミクスにノイズを加えると弱いマイクロ波信号が脅かされる可能性が示唆され、生成したJTDによって検出される。 検出感度は、クマール・キャロル指数を用いて、マイクロ波信号入力の有無にかかわらず、ジャンクション切替期間分布を区別することを特徴とする。 検出感度は, マイクロ波光子に対して$-92$~dBm(約30〜光子/ns)で, マイクロ波光子に対して$\sim 5$GHz(これは製造されたJJのプラズマ周波数から明らかに逸脱している)であるにもかかわらず, 関連する数値シミュレーションに基づいて, 生成したJTDを用いてマイクロ波光子をJJのプラズマ周波数で高感度に検出できると主張した。

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