Abstract

Josephson junctions, in appropriate configurations, can be excellent candidates for detection of single photons in the microwave frequency band. Such possibility has been recently addressed in the framework of galactic axion detection. Here are reported recent developments in the modelling and simulation of dynamic behaviour of a Josephson junction single microwave photon detector. For a Josephson junction to be enough sensitive, small critical currents and operating temperatures of the order of ten of mK are necessary. Thermal and quantum tunnelling out of the zero-voltage state can also mask the detection process. Axion detection would require dark count rates in the order of 0.001 Hz. It is, therefore, is of paramount importance to identify proper device fabrication parameters and junction operation point.

Details

Title
Development of a Josephson junction based single photon microwave detector for axion detection experiments
Author
Alesini, D 1 ; Babusci, D 1 ; Barone, C 2 ; Buonomo, B 1 ; Beretta, M M 1 ; Bianchini, L 3 ; Castellano, G 4 ; Chiarello, F 5 ; D Di Gioacchino 1 ; Falferi, P 6 ; Felici, G 1 ; Filatrella, G 7 ; Foggetta, L G 1 ; Gallo, A 1 ; Gatti, C 1 ; Giazotto, F 8 ; Lamanna, G 3 ; Ligabue, F 9 ; Ligato, N 9 ; Ligi, C 1 ; Maccarrone, G 1 ; Margesin, B 10 ; Mattioli, F 5 ; Monticone, E 11 ; Oberto, L 12 ; Pagano, S 2 ; Paolucci, F 9 ; Rajteri, M 11 ; Rettaroli, A 13 ; Rolandi, L 9 ; Spagnolo, P 9 ; Toncelli, A 3 ; Torrioli, G 5 

 INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Roma, Italy 
 Dipartimento di Fisica, Università di Salerno, Salerno, Italy; INFN, Gruppo Collegato di Salerno, Salerno, Italy 
 INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy; Dipartimento di Fisica, Università di Pisa, Pisa, Italy 
 Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR, Roma, Italy 
 INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Roma, Italy; Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR, Roma, Italy 
 Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR - Fondazione Bruno Kessler, Povo, Trento, Italy; INFN, TIFPA, Povo, Trento, Italy 
 INFN, Gruppo Collegato di Salerno, Salerno, Italy; Dipartimento di Scienze e Tecnologie, Università del Sannio, Salerno, Italy 
 INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy; NEST, Pisa, Italy 
 INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy 
10  INFN, TIFPA, Povo, Trento, Italy; Fondazione Bruno Kessler, Povo, Trento, Italy 
11  Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), Torino, Italy; INFN, Sezione di Genova, Genova, Italy 
12  INFN, TIFPA, Povo, Trento, Italy; Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), Torino, Italy 
13  INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Roma, Italy; Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tre, Roma, Italy 
Publication year
2020
Publication date
Jun 2020
Publisher
IOP Publishing
ISSN
17426588
e-ISSN
17426596
Source type
Scholarly Journal
Language of publication
English
ProQuest document ID
2569901307
Copyright
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