约瑟夫森结逃逸时间的表征用于信号检测

约瑟夫森结逃逸时间的测量可用于检测嵌入噪声中的正弦信号，尤其是在标准信号处理工具不可行的情况下。我们表明，实验装置的规范及部分物理行为取决于检测策略。具体而言，通过利用逃逸时间的样本均值进行检测，识别出两个共振区域：在低频下存在随机共振/激活现象，而在等离子体频率附近则出现几何共振。在误差概率方面，最优似然比检验优于朴素的样本均值检测器。后者仅表现出几何共振，且随着偏置电流趋近于结临界电流，其性能单调提升。在此机制下，逃逸时间极短，因此性能主要受限于测量电子设备。我们讨论了不同输入信噪比下似然比检测器与样本均值检测器的行为，并发现了其与误差概率之间的关系。基于似然比检验的检测器还可用于估计输入信号中的未知参数。作为一个典型示例，我们利用滤波器组方法研究了正弦电流的相位估计问题。最后，我们证明对于物理上可行的检测器，其性能非常接近 Cramer-Rao 理论界。该研究可应用于某些天文探测问题或亚太赫兹范围内的弱信号分析。