論文の概要: Detector of microwave photon pairs based on a Josephson photomultiplier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15950v1
- Date: Tue, 22 Apr 2025 14:47:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-30 17:49:06.241637
- Title: Detector of microwave photon pairs based on a Josephson photomultiplier
- Title（参考訳）: ジョセフソン光増倍器を用いたマイクロ波光子対の検出
- Authors: E. V. Stolyarov, R. A. Baskov,
- Abstract要約: Schemeは、既存の単一光子検出器、Josephson Photomultiplier (JPM)の拡張である。
共振器間の非摂動性2光子結合を提案する。
リアルな回路パラメータでは、50ns未満で99%以上の光子対検出を達成できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a viable design of a microwave two-photon threshold detector. In essence, the considered scheme is an extension of the existing single-photon detector - a Josephson photomultiplier (JPM) - an absorbing microwave detector based on a capacitively-shunted rf SQUID. To implement a two-photon threshold detector, we utilize a dimer of resonators - two lumped-element resonators interacting via an asymmetric dc SQUID, with one of the resonators capacitively coupled to the JPM. By specific tuning of the resonator frequencies and the external flux through the dc SQUID coupler, we engineer a non-perturbative two-photon coupling between the resonators. This coupling results in the coherent conversion of a photon pair from one resonator into a single photon in another resonator, enabling selective response to quantum states with at least two photons. We also consider an extended coupler design that allows on-demand \textit{in situ} switching of two-photon coupling. In addition, we propose the modified JPM design to improve its performance. Our calculations demonstrate that, for realistic circuit parameters, we can achieve more than $99\%$ fidelity of photon pair detection in less than 50 ns. The considered scheme may serve as a building block for the implementation of efficient photon-number-resolving detectors in circuit QED architecture.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波2光子しきい値検出器の設計を提案する。
本質的には、この方式は既存の単光子検出器であるジョセフソン光増倍器(JPM)の拡張であり、静電容量誘導型rf SQUIDに基づく吸収型マイクロ波検出器である。
2光子しきい値検出器を実装するために、非対称dc SQUIDを介して相互作用する2つのラム素子共振器と、JPMに容量的に結合した共振器の2つの共振器を利用する。
共振器の周波数と外部フラックスをdc SQUIDカプラで特異的に調整することにより、共振器間の非摂動2光子結合を設計する。
この結合により、1つの共振器から1つの共振器内の1つの光子への光子対のコヒーレントな変換が起こり、少なくとも2つの光子を持つ量子状態への選択的応答が可能となる。
また、2光子カップリングのオンデマンド \textit{in situ} 切替を可能にする拡張カプラ設計についても検討する。
さらに, 改良されたJPM設計による性能向上を提案する。
実効回路パラメータでは,50ns未満の光子対検出において99\%以上の忠実度を達成可能であることを示す。
この手法は、回路QEDアーキテクチャにおける効率的な光子数分解検出器の実装のためのビルディングブロックとして機能する。
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