マイクロ波光子を検出する超小型検出器が量子技術を前進させる可能性(A tiny detector for microwave photons could advance quantum tech)

2026-04-06 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

スイスのÉcole polytechnique fédérale de Lausanneの研究チームは、極めて微弱なマイクロ波光子を検出できる超小型検出器を開発した。従来、マイクロ波領域の単一光子検出は困難だったが、本研究では量子回路と高感度共振器を組み合わせることで、単一光子レベルのエネルギーを高精度に測定可能にした。この技術は量子コンピュータの読み出し精度向上や、量子通信、天文学観測などへの応用が期待される。さらに、低消費電力かつ高効率で動作するため、実用的な量子デバイス開発への重要な一歩と位置づけられている。

<関連情報>

超伝導高インピーダンス共振器に結合された二重量子ドットに基づく、波長可変高効率マイクロ波光子検出器 Tunable high-efficiency microwave photon detector based on a double quantum dot coupled to a superconducting high-impedance cavity

Fabian Oppliger, Wonjin Jang, Aldo Tarascio, Franco De Palma, […] , and Pasquale Scarlino
Science Advances  Published:3 Apr 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb9784

マイクロ波光子を検出する超小型検出器が量子技術を前進させる可能性(A tiny detector for microwave photons could advance quantum tech)

Abstract

High-efficiency single-photon detection in the microwave domain is a key enabling technology for various quantum applications. However, the extremely low energy of microwave photons presents a fundamental challenge, preventing direct photon-to-charge conversion as achieved in optical systems using semiconductors. Here, we demonstrate continuous microwave photon detection with an efficiency approaching 70% in the single-photon regime. We use a hybrid system comprising a gate-defined double quantum dot (DQD) charge qubit in a gallium arsenide/aluminum gallium arsenide heterostructure, coupled to a high-impedance Josephson junction array cavity. We systematically optimize the hybrid architecture to maximize the detection efficiency by leveraging strong charge-photon coupling, tunable DQD tunnel rates, and the frequency tunability of both subsystems. The system efficiency is characterized over a frequency range of 3 to 5.2 gigahertz. Our results establish semiconductor-based cavity–quantum electrodynamics architectures as a scalable and versatile platform for efficient microwave photon detection, opening promising avenues for quantum microwave optics and quantum information technologies.

0403電子応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました