Сенсор на нелинейной кинетической индуктивности

Предложена концепция сенсора электромагнитного излучения (nonlinear kinetic inductance sensor – NKIS) на нелинейной кинетической индуктивности. Идея сенсора основана на расходимости кинетической индуктивности $L_k \sim dq/dI$ ($\hbar q$ – импульс сверхпроводящих электронов, $I$ – сверхток) гибридного сверхпроводник/нормальный металл (SN) мостика при токе $I^*<I_{\text{dep}}$ ($I_{\text{dep}}$ – ток распаривания гибрида) и температуре $T^*$ много меньшей критической температуры гибрида $T_c$. Это позволяет получить большое изменение разности фаз $\delta \phi$ вдоль SN мостика в режиме заданного тока при $I\simeq I^*$ даже в случае малого роста электронной температуры. Возникновение $\delta \phi$ сопровождается изменением тока и магнитного потока через связанное сверхпроводящее кольцо, что может быть измерено с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного прибора (СКВИДа). В некотором смысле предложенный сенсор является сверхпроводниковым аналогом сенсора на краю резистивного перехода (transition edge sensor – TES), чья работа основана на наличии большой производной $dR/dT$ ($R$ – сопротивление) вблизи критической температуры сверхпроводника $T_c$. Так как при $I \simeq I^*$ SN мостик находится в бесщелевом режиме, у него отсутствует нижняя граница для частоты детектируемого элeктромагнитного излучения. Расчеты показывают, что такой сенсор может работать в однофотонном режиме и детектировать одиночные фотоны с частотой $\nu \gtrsim 10$ ГГц. В работе обсуждается, что нетривиальная зависимость $I(q)$ SN мостика может быть также использована в детекторах непрерывного электромагнитного излучения, сенсорах тока и магнитного поля.