用于单原子窄带光子计数的量子跃迁光电探测器

利用单个中性 87Rb 原子囚禁在光阱中，并对单光子引发的状态变化进行“量子跃迁”检测，我们展示了一种单光子量子跃迁光电探测器（QJPD），它具有固有的窄带宽和对带外光子的强抑制能力，这对于在强宽带背景存在下探测弱光信号很有意义。通过分析有激发和无激发时亮态和暗态的荧光光子计数分布，我们测得量子效率为 2.9(2)$\times 10^{-3}$，这是单次量子跃迁产生的记录，以及信号光子未引发的“暗跃迁”率——类似于其他探测器的暗计数率——在被动积累期间为 3(10)$\times 10^{-3}$ 次跃迁每秒，加上每次读出 4.0(4)$\times 10^{-3}$ 次跃迁，比传统单光子探测器低几个数量级。现有方法可以显著改善 QJPD 的量子效率、暗跃迁率、带宽和可调谐性。