[发明专利]一种微波单光子探测器、探测方法及其制备方法

权利要求书

1.一种微波单光子探测器，其特征在于，所述微波单光子探测器包括：功率分配器以及嵌入所述功率分配器中的约瑟夫森结；所述功率分配器包括输入端和两臂；所述两臂为两路带状结构，具体包括第一单臂和第二单臂；所述两臂及所述输入端以所述输入端的中线为轴对称设置；在所述两臂接近末端的位置分别嵌有一个所述约瑟夫森结，分别为约瑟夫森结A和约瑟夫森结B；所述约瑟夫森结是通过双角蒸镀技术制备得到的，和功分器先后分别制作，再嵌入到一起，即先制作功分器，将两臂上约瑟夫森结的安装孔部分空出来，之后制作约瑟夫森结，再将约瑟夫森结嵌入两臂安装孔中得到；

所述微波单光子探测器具有的两个约瑟夫森结A和B为两个对微弱信号灵敏的检测器，通过多次测量，两臂的检测结果如果符合一定的相干关系，则完成了单光子检测。

2.根据权利要求1所述的微波单光子探测器，其特征在于，所述输入端的阻抗为50欧姆，所述两臂的阻抗为100欧姆，所述功率分配器为50:50功率分配器。

3.根据权利要求1所述的微波单光子探测器，其特征在于，所述两臂中任一单臂的臂长为10GHz微波对应的波长的四分之一。

4.一种微波单光子探测方法，其特征在于，所述探测方法应用于权利要求1-3任一项所述的微波单光子探测器，所述探测方法包括：

对微波信号源输出的微波信号进行多级衰减，得到单光子量级的输入微波信号；

将所述输入微波信号输入到所述功率分配器的输入端，所述输入微波信号随机进入所述两臂中的任一路单臂；

所述单臂上嵌入的所述约瑟夫森结检测到所述输入微波信号，根据多个所述输入微波信号输出多个电压信号；

根据多个所述电压信号得到两臂识别信号的统计结果；所述统计结果包括所述约瑟夫森结处于电压态和基态的概率以及所述约瑟夫森结检测到的微波单光子数；

根据所述统计结果计算关联函数，确定是否识别到微波单光子信号。

5.根据权利要求4所述的微波单光子探测方法，其特征在于，所述根据多个所述电压信号得到两臂识别信号的统计结果，具体包括：

所述两臂上嵌入的所述约瑟夫森结分别为约瑟夫森结A和约瑟夫森结B；根据多个所述电压信号确定约瑟夫森结A处于电压态的概率P₁^A、约瑟夫森结B处于电压态的概率P₁^B、约瑟夫森结A和约瑟夫森结B均处于电压态的概率P₁₁、约瑟夫森结A和约瑟夫森结B均处于基态的概率P₀₀、约瑟夫森结A处于电压态且约瑟夫森结B处于基态的概率P₁₀、约瑟夫森结A处于基态且约瑟夫森结B处于电压态的概率记作P₀₁、约瑟夫森结A检测到的微波单光子数N^A、约瑟夫森结B检测到的微波单光子数N^B。

6.根据权利要求5所述的微波单光子探测方法，其特征在于，所述根据所述统计结果计算关联函数，确定是否识别到微波单光子信号，具体包括：

判断所述统计结果是否满足关联函数，所述关联函数包括：

<N^AN^B>＝<N^A><N^B>

<N^AN^B>＝2<N^A><N^B>；

若所述统计结果满足所述关联函数，则确定识别到微波单光子信号。