Publication

Dispersive detection of single microwave photons with quantum dots

2026

Résumé

Within a circuit quantum electrodynamics architecture, we theoretically investigate the detection of a single propagating microwave photon traveling through a resonant microwave cavity dispersively interacting with a double quantum dot tunnel coupled to a lead. Under suitable conditions, a single photon in the cavity can induce a measurable change in the electronic occupation of the charge states. We develop a quantum cascade approach that enables a time-resolved description of a single-photon wave packet impinging on the cavity. We make use of a simple model of charge detector to assess the efficiency of our photo-detection configuration as functions of key parameters such as coupling strength, tunneling rate, temperature, and photon resonance linewidth. We finally highlight a measurement-induced backaction effect on the cavity mode associated with the dispersive, nonabsorptive detection process.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/302e4b14-5fac-4df1-8b1e-dd5a23e6a635

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Rayonnement électromagnétique

thumb|Répartition du rayonnement électromagnétique par longueur d'onde. Le rayonnement électromagnétique est une forme de transfert d'énergie linéaire. La lumière visible est un rayonnement électromagnétique, mais ne constitue qu'une petite tranche du large spectre électromagnétique. La propagation de ce rayonnement, d'une ou plusieurs particules, donne lieu à de nombreux phénomènes comme l'atténuation, l'absorption, la diffraction et la réfraction, le décalage vers le rouge, les interférences, les échos, les parasites électromagnétiques et les effets biologiques.

Effet tunnel

L'effet tunnel désigne la propriété que possède un objet quantique de franchir une barrière de potentiel même si son énergie est inférieure à l'énergie minimale requise pour franchir cette barrière. C'est un effet purement quantique, qui ne peut pas s'expliquer par la mécanique classique. Pour une telle particule, la fonction d'onde, dont le carré du module représente la densité de probabilité de présence, ne s'annule pas au niveau de la barrière, mais s'atténue à l'intérieur de la barrière (pratiquement exponentiellement pour une barrière assez large).

Superconducting quantum computing

Superconducting quantum computing is a branch of solid state quantum computing that implements superconducting electronic circuits using superconducting qubits as artificial atoms, or quantum dots. For superconducting qubits, the two logic states are the ground state and the excited state, denoted respectively. Research in superconducting quantum computing is conducted by companies such as Google, IBM, IMEC, BBN Technologies, Rigetti, and Intel. Many recently developed QPUs (quantum processing units, or quantum chips) utilize superconducting architecture.

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Visualizing nanoscale charge flows in multi-dimensional WSe2/GaAs vertical diodes