[发明专利]使用量子非破坏光子检测器检测单个微波光子

说明书

本技术涉及微波检测装置。量子非破坏微波光子检测器(100)连接到正交微波混合耦合器(210)。色散非线性元件耦合到该正交微波混合耦合器。

技术领域

本发明涉及超导电子装置，更具体地，涉及使用量子非破坏光子检测器对单个微波光子的高保真度阈值检测。

背景技术

在现有技术中，在光频域中，可靠的单个光子检测器、如光电倍增管、微波动能电感检测器和超导纳米线单个光子检测器被广泛用于各种实验和应用中。然而，这些装置的一个缺点是它们破坏(即吸收)它们检测到的光子。相反，在微波域，即千兆赫兹(GHz)范围内，可靠和实用的单个光子检测器仍在研究和开发中。

发明内容

根据一个或多个实施例，提供了一种微波检测装置。微波检测装置包括量子非破坏微波光子检测器、连接到量子非破坏微波光子检测器的正交微波混合耦合器以及耦合到正交微波混合耦合器的色散非线性元件。

根据一个或多个实施例，提供了一种形成微波检测装置的方法。该方法包括提供量子非破坏微波光子检测器，提供连接到量子非破坏微波光子检测器的正交微波混合耦合器，并提供耦合到正交微波混合耦合器的色散非线性元件。

根据一个或多个实施例，提供了一种检测微波光子的方法。该方法包括通过正交微波混合耦合器接收来自量子非破坏微波装置的反射微波信号。而且，该方法包括基于色散非线性元件处于电压状态来确定微波光子的存在。色散非线性元件耦合到正交微波混合耦合器。

根据一个或多个实施例，提供了一种检测微波光子不存在的方法。该方法包括通过正交微波混合耦合器接收来自量子非破坏微波装置的反射微波信号。而且，该方法包括基于色散非线性元件处于零电压状态来确定微波光子的不存在。色散非线性元件耦合到正交微波混合耦合器。

在实施例中，正交微波混合耦合器包括四个端口，其中四个端口中的一个耦合到量子非破坏微波光子检测器，并且四个端口中的另一个耦合到色散非线性元件。

附图说明

图1A是根据一个或多个实施例的微波装置的示意图。

图1B是根据一个或多个实施例的泵浦端口所见(或受其影响)的微波装置的泵浦等效电路的示意图。

图1C是根据一个或多个实施例的量子信号端口所见的微波装置的信号等效电路的示意图。

图2是根据一个或多个实施例的系统的示意图。

图3是根据一个或多个实施例的描绘当没有光子输入信号时的操作的系统的示意图。

图4是根据一个或多个实施例的描绘当存在光子输入信号时的操作的系统的示意图。

图5是根据一个或多个实施例的描绘原位(in-situ)单个微波光子检测的系统的示意图。

图6是根据一个或多个实施例的描绘原位单个微波光子检测的系统的示意图。

图7是根据一个或多个实施例的描绘无输入信号光子的系统的示意图。

图8是根据一个或多个实施例的表征图7中的非破坏光子检测器的效果的图表。

图9是根据一个或多个实施例的描绘输入信号光子的接收的系统的示意图。

图10是根据一个或多个实施例的表征图9中的非破坏光子检测器的效果的图表。

图11是根据一个或多个实施例的描绘在正交微波混合耦合器中利用波干涉的系统的示意图。

图12是根据一个或多个实施例的描绘在正交微波混合耦合器中利用波干涉的系统的示意图。

图13是根据一个或多个实施例的形成阈值检测微波检测装置的方法的流程图。