Josephson 阈值探测器的实验演示：用于宽带微波光子探测

当前偏置的约瑟夫森结(Josephson junction, CBJJ)已被证明为红外范围内灵敏的约瑟夫森阈值探测器(Josephson threshold detector, JTD)。本文展示了这种类型的探测器也可用于探测宽带微波光子。基于对低阻尼约瑟夫森结受由低频三角波电流驱动的相位动力学噪声的数值模拟，我们认为，通过探测约瑟夫森结的电压切换信号，可用于探测通过约瑟夫森结的微波光子。实验上，我们设计并制造了相关的Al/AlOx/Al约瑟夫森器件，并在50~mK温度下测量其对微波光子的响应。实验结果表明，弱微波信号会被额外的噪声所影响，这些噪声会改变CBJJ的相位动力学，从而可通过产生的JTD进行探测。探测灵敏度通过使用Kumar-Caroll指数来区分带有和无微波信号输入时结的开关持续时间分布进行特征化。虽然所展示的探测灵敏度仅为$-92$~dBm（对应约30~photon/ns的微波光子，频率约为5GHz，显然偏离制造JTD的等离子频率），但我们基于相关数值模拟，认为产生的JTD可用于实现对JTD等离子频率处微波光子的灵敏探测。