Учёные из Нижнего Новгорода впервые детектировали одиночные фотоны в микроволновом диапазоне (9–14 ГГц) с эффективностью до 45%. Для этого использовался сверхчувствительный детектор на основе миниатюрного алюминиевого джозефсоновского контакта, работающего в режиме фазовой диффузии, что снизило уровень ложных срабатываний до 0,1 Гц.
Эксперимент подтвердил тепловую природу регистрируемых фотонов. При нагреве резонатора-источника от 20 до 80 мК темп поступления фотонов менялся от 1 в 1000 секунд до 1000 в секунду, что соответствует формуле Планка. Статистика событий была супер-Пуассоновской, что характерно для тепловых фотонов.
Новый режим работы позволил увеличить рабочую температуру самого детектора до 700 мК без потери эффективности. Детектор с рекордным энергетическим разрешением ~ 10⁻²⁴ Дж может стать основой для квантовых сенсоров, например, для поиска гипотетических частиц тёмной материи — аксионов.
Работа выполнена группой под руководством А.Л. Панкратова при поддержке РНФ.
Фрагмент установки, где изображен медный цилиндрический резонатор, снизу которого находится нагревательный резистор, а сверху – прецизионный СКВИД-термометр.