Nieuw apparaat detecteert straling op een biljoenste van de gebruikelijke schaal: ScienceAlert

Een team van onderzoekers heeft de kracht nauwkeurig gemeten op een schaal die een biljoen keer kleiner is dan mogelijk is met standaardinstrumenten. Dit betekent dat microgolfstraling nauwkeuriger kan worden geëvalueerd in experimenten in de kwantumfysica.

Het kunnen meten van energie op extreem lage niveaus is nuttig voor wetenschappers die kwantumsystemen bouwen – systemen die ongelooflijk klein zijn en meestal ongelooflijk koud in termen van hun temperatuur. Nu kunnen we deze metingen met veel meer precisie uitvoeren.

Het nieuwe systeem zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om qubits – de deeltjes in het centrum van kwantumcomputers die klassieke qubits vervangen – beter voor te bereiden en te kalibreren om ervoor te zorgen dat ze werken zoals bedoeld en dat de metingen die ze produceren correct zijn.

“Commerciële vermogenssensoren meten doorgaans het vermogen op een schaal van één milliwatt”, Hij zegt Russell Lake, een senior wetenschapper bij het kwantumtechnologiebedrijf Bluefors in Finland.

“Deze manometer doet dit nauwkeurig en betrouwbaar bij 1 femtowatt of minder. Dat is een biljoen keer minder energie dan wordt gebruikt bij typische energiekalibraties.”

Bij kwantumexperimenten wordt energie gemeten met een speciale thermometer genaamd a Druk meter. Het volgt de temperatuur door een kleine strook materiaal – meestal een metaal of halfgeleider – die zijn elektrische weerstand verandert terwijl het energie absorbeert.

De onderzoekers voegden een verwarming met bekende stroom en spanning toe aan het nieuwe systeem. Door precies te weten hoeveel warmte werd geïntroduceerd, ontdekten wetenschappers zeer kleine energieverschuivingen door zeer zwakke microgolven.

Een deel van de reden waarom kwantumfysica zo moeilijk is, is dat kwantumsystemen erg kwetsbaar zijn en kunnen worden verbroken of verstoord door de kleinste verstoringen, inclusief de instrumenten die we gebruiken om ze te proberen te meten. Een manier waarop de nieuwe aanpak kan helpen, is door deze aandoeningen op te sporen.

“Voor nauwkeurige resultaten moeten de meetlijnen die worden gebruikt om de bits te controleren, op zeer lage temperaturen zijn, vrij van thermische fotonen en overtollige straling,” Hij zegt Kwantumfysicus Mikko Möttönen van de Aalto Universiteit in Finland.

“Met deze manometer kunnen we nu daadwerkelijk de stralingstemperatuur meten zonder interferentie van het qubit-circuit.”

De nieuwe opstelling staat bekend als een nanoschaal, en vroege tests met zwakke microgolven die door een radiofrequentietransmissielijn gaan, toonden aan dat het apparaat veranderingen in energie nauwkeurig kon registreren.

Dit werk bouwt voort vorige zoekopdracht bij het creëren van een spanningsmeter die de energietoestand van de qubit kan meten. Deze benadering is schaalbaar en gebruikt niet veel stroom terwijl mogelijke qubit-interferentie wordt geëlimineerd.

Urinemeters kunnen in verschillende scenario’s worden gebruikt, ook als onderdeel van verretelescopen, maar als ze praktisch op qubits kunnen worden gebruikt, betekent dit dat we een stap dichter bij volledig gerealiseerde kwantumcomputersystemen zijn.

“Magnetronmetingen vinden plaats in radiocommunicatie, radartechnologie en vele andere gebieden,” Toevoegen meer. “Ze hebben hun manieren om nauwkeurige metingen uit te voeren, maar er was geen manier om hetzelfde te doen bij het meten van de zeer zwakke microgolfsignalen van kwantumtechnologie.”

“De barometer is een geavanceerd diagnostisch hulpmiddel dat tot nu toe ontbrak in de toolbox voor kwantumtechnologie.”

Onderzoek gepubliceerd in Beoordeling van wetenschappelijke hulpmiddelen.