基于马约拉纳零模与量子点杂化系统的单微波光子超高精度探测
介观与纳米尺度物理
2023-01-05 v4 超导电性
仪器与探测器
光学
量子物理
摘要
由于基于光子的量子计算兴起，探测单光子的能力已变得愈发重要。在本理论工作中，我们提出一种由侧耦合到超导纳米线的量子点（QD）构成的系统。该耦合在纳米线边缘的 QD 模式与马约拉纳零模（MZM）中均打开能隙，使系统能够吸收光子。我们表明，被吸收的光电子通过快速（亚纳秒至纳秒）的非辐射热转移衰减至纳米线声子模式，而非通过自发辐射。此外，针对一组适当的材料与环境参数，我们计算了光子吸收引起的温升与相应电阻增加，得到毫开尔文量级的温升与千欧量级的电阻增加，分别远超竞争性 2D-3D 杂化系统由光子吸收引起的温升与电阻增加达 5 个和 9 个数量级。最后，我们确定了探测器效率，并讨论了确定性光子数测量所需的系统密度，证明对于由腔内片上纳米线-QD 复合体阵列构成的集成系统，可实现超过 99.9% 的光子吸收概率。因此，我们的结果为具有前所未有光子数探测分辨率的确定性微波光子数探测器提供了基础。
引用
@article{arxiv.2206.06521,
title = {Ultra-High-Precision Detection of Single Microwave Photons based on a Hybrid System between Majorana Zero Mode and a Quantum Dot},
author = {Eric Chatterjee and Wei Pan and Daniel Soh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.06521},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 6 figures