論文の概要: A broadband single microwave-photon detector insensitive to the thermal noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.21085v1
• Date: Fri, 24 Oct 2025 01:54:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 09:00:15.353798
• Title: A broadband single microwave-photon detector insensitive to the thermal noise
• Title（参考訳）: サーマルノイズに敏感な広帯域単一マイクロ波光子検出器
• Authors: Y. Q. Chai, M. Y. Wang, S. N. Wang, P. H. Ouyang, L. F. Wei,
• Abstract要約: 非平衡ジョセフソンしきい値検出器が弱いマイクロ波信号を実装し、そのエネルギー量子限界レベルに到達する方法を示す。 提案されたNEJTDは、ブロードバンド単一マイクロ波光子検出器として機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Thermal noise is one of the physical obstacles that constrain the achievable detection sensitivities of various detectors. Indeed, as we showed in a recent paper (PRB 111, 024501 (2025)), the usual Josephson threshold detector (JTD) operated in an equilibrium state can be utilized to implement a weak microwave signal, just approaching (but not arriving at) its energy quantum limit, even though its physical parameters have been optimized. In this letter, we further demonstrate numerically that the phase dynamics of a current-biased Josephson junction (CBJJ) can be insensitive to the always-on thermal noise if the sweep rate of the biased current is significantly high. As a consequence, the JTD can be operated alternatively in a non-equilibrium state. Based on the statistical binary detection criterion, we demonstrate how such a non-equilibrium JTD (NEJTD) can be utilized to implement the weak microwave signal, arriving at its energy quantum limit level. The dynamic range and photon-number resolvability of the proposed NEJTD are also discussed when it serves as a broadband single microwave-photon detector.
• Abstract（参考訳）: 熱ノイズは、様々な検出器の達成可能な検出感度を制限する物理的障害の1つである。 実際、私たちが最近の論文(PRB 111, 024501 (2025))で示したように、平衡状態にある通常のジョセフソンしきい値検出器(JTD)は、物理パラメータが最適化されているにもかかわらず、そのエネルギー量子限界に近づき(到達しない)、弱いマイクロ波信号を実装するのに利用できる。 本稿では, 電流バイアスのジョセフソン接合(CBJJ)の位相ダイナミクスが, バイアス電流の掃流速度が著しく高い場合, 常オン熱雑音に敏感であることを示す。 その結果、JTDは代わりに非平衡状態で操作できる。 統計的二項検出基準に基づいて、そのような非平衡JTD (NEJTD) を用いて弱いマイクロ波信号を実装し、そのエネルギー量子限界レベルに達することを実証する。 提案したNEJTDのダイナミックレンジと光子数分解性についても、ブロードバンド単一マイクロ波光子検出器として機能する場合に論じる。

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