借助量子声学寻找新物理

我们提出了一种将量子比特耦合声子探测器应用于新物理搜索的 novel 方法，例如超轻暗物质和高频引力波。这种探测器灵感来自最近的量子声学进展，由由超导 transmon 比特耦合到高次谐波体积声共振器 ($h$BAR) 组成，工作频率范围为 GHz - 10 GHz。新物理可在 $h$BAR 中激发 $O(10 \, \mu \text{eV})$ 声子，这些声子随后通过换能器转化为比特激发。我们详细描述了原型探测器的设计、运行、背景及预期灵敏度，以及为新物理信号优化的下一代探测器。我们发现，未来的探测器可以补充当前的 haloscope 实验，在寻找暗光子暗物质和高频引力波方面发挥作用。最后我们指出，此类探测器充当 $10 \, \mu\text{eV}$ 阈值无热声子传感器，用于亚 GeV 暗物质检测具有潜在能力。