超导薄膜中的准粒子产生效率

厚度为 30 至 500 nm 的薄膜超导体被用作光子、声子或更奇异粒子的非平衡量子探测器。确定其极限灵敏度的最基本问题之一，是感兴趣量子与探测到的准粒子耦合的效率。作为低温超导谐振器，薄膜是制造量子敏感阵列传感器的有吸引力的候选者，其读出使用额外的微波探针。我们在 Chang 和 Scalapino 描述的耦合动力学方程框架内 [J. J. Chang and D. J. Scalapino, J. Low Temp. Phys. 31, 1 (1978)]，计算了代表性洁净薄膜超导体 (Al) 在远低于其超导转变温度下工作时，低能光子的准粒子产生效率 $\eta_s$ 随薄膜厚度的变化函数。我们还包含了较低频率探针的影响。我们表明，与早期考虑相对较厚薄膜或无限体积的模型相比，薄膜中的声子损耗使 $\eta_s$ 降低了多达 40%。我们还表明，探针和信号的存在略微提高了产生效率。我们得出结论，此类探测器的终极极限噪声等效功率由薄膜几何结构决定。