Low Temperature Physics: 44, 213 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5024538
Физика Низких Температур: Том 44, Выпуск 3 (Март 2018), c. 281-291    ( к оглавлению , назад )

Перестраиваемый по частоте счетчик микроволновых фотонов на основе сверхпроводящего квантового интерферометра

В.И. Шнырков1,2, Wu Yangcao2, А.А. Сорока3, О.Г. Турутанов1, В.Ю. Ляхно1

1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: turutanov@ilt.kharkov.ua

2The Northwest China Research Institute of Electronic Equipment (NWIEE), No.30, Zhangba Sanlu, Xi'an, Shaanxi, 710065, China

3Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера, ул. Академическая, 1, г. Харьков, 61108, Украина

Статья поступила в редакцию 2 ноября 2017 г.

Аннотация

Различные типы однофотонных счетчиков, работающих в инфракрасном, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах, успешно используются для изучения электромагнитных полей, анализа источников излучения и решения задач квантовой информатики. Однако в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн принципы их работы становятся неэффективными из-за уменьшения энергии кванта на 4–5 порядков. Джозефсоновские цепи с дискретными гамильтонианами и кубиты являются хорошим фундаментом для построения однофотонных счетчиков на этих частотах. В работе рассматриваются перестраиваемые по частоте счетчики микроволновых фотонов на основе одноконтактного сверхпроводящего квантового интерферометра и потокового кутрита. Импульс управления превращает интерферометр в двухуровневую систему для резонансного поглощения фотона. Распад индуцированного фотоном возбужденного состояния изменяет значение магнитного потока в интерферометре, которое измеряется СКВИД-магнитометром. Обсуждаются схемы регистрации магнитного потока ПТ СКВИДом или идеальным параметрическим детектором на основе кутрита с высокочастотным возбуждением. Показано, что счетчик, состоящий из интерферометра с джозефсоновским контактом и параметрического детектора, обладает высоким быстродействием и позволяет регистрировать одиночные фотоны в микроволновом диапазоне.

PACS: 03.67.Hk Квантовая связь;
PACS: 07.20.Mc Криогеника; рефрижераторы, низкотемпературные детекторы и другое низкотемпературное оборудование;
PACS: 85.25.Dq Сверхпроводящие квантовые интерференционные приборы (СКВИДы);
PACS: 85.25.Pb Сверхпроводящие, инфракрасные, субмиллиметровые и миллиметровые детекторы.

Ключевые слова: однофотонный счетчик, контакт Джозефсона, СКВИД, потоковый кубит, кутрит, мик-роволновое излучение.

Oпубликована онлайн: 25 января 2018 г.