电路QED中传播量子微波的光探测

我们发展了一种超材料理论，该材料由一维波导内的离散量子吸收体阵列构成，可实现高效微波光子探测器。基本设计包括几个亚稳态超导纳米电路，分布在一维波导内并与之耦合，构成电路QED装置。传播量子微波场的到达会引起吸收体内能级布居的不可逆变化，这是由于对光子激发的选择性吸收。我们使用形式化但简单的量子场论研究该设计，从而评估单吸收体和多吸收体设置下的单光子吸收效率。作为一个例子，我们考虑一个结合共面同轴波导与超导相位量子比特的特定设计，这是实验实现的一个自然但不唯一的平台。这项工作及可能的实验实现可能推动利用传播量子微波的“全光”量子信息处理的发展，其中微波光电探测器可能发挥关键作用。