دانشمندان فنلاند نانودستگاهی ساخته‌اند که می‌تواند قدرت مطلق تشعشعات مایکروویو را تا سطح فمتووات در دماهای بسیار پایین اندازه‌گیری کند - مقیاسی که تریلیون برابر کمتر از اندازه‌گیری‌های توان قابل تأیید دارد. این دستگاه پتانسیل پیشرفت قابل توجهی در اندازه گیری مایکروویو در فناوری کوانتومی دارد.
علم کوانتومی عمدتاً در دماهای بسیار پایین با استفاده از دستگاه‌هایی به نام یخچال‌های رقیق‌سازی انجام می‌شود. این آزمایش‌ها همچنین باید در سطوح انرژی کوچک انجام شوند - تا سطح انرژی تک فوتون‌ها یا حتی کمتر. محققان باید این سطوح انرژی بسیار پایین را تا حد امکان دقیق اندازه‌گیری کنند، که به معنای لحاظ کردن دقیق گرما است که یک مشکل همیشگی برای دستگاه‌های کوانتومی است.
برای اندازه گیری گرما در آزمایش های کوانتومی، دانشمندان از نوع خاصی از دماسنج به نام بولومتر استفاده می کنند. اخیراً یک بولومتر دقیق در دانشگاه آلتو توسط تیمی به سرپرستی Mikko Möttönen، دانشیار فن‌آوری کوانتومی در Aalto و VTT ساخته شد، اما عدم قطعیت دستگاه بیش از آن چیزی بود که آنها انتظار داشتند. اگرچه آن ها را قادر می ساخت تا سطح توان نسبی را مشاهده کنند، اما نمی توانستند مقدار مطلق انرژی را به دقت تعیین کنند.
در مطالعه جدید، تیم موتونن با محققان شرکت‌های فناوری کوانتومی Bluefors و IQM و مرکز تحقیقات فنی VTT فنلاند برای بهبود بولومتر کار کردند.
"ما یک هیتر (Heater) به بلومتر اضافه کردیم، بنابراین می‌توانیم یک جریان بخاری شناخته شده اعمال کنیم و ولتاژ را اندازه‌گیری کنیم. از آنجایی که می‌دانیم مقدار دقیق برقی که به بخاری می‌دهیم، می‌توانیم توان تابش ورودی را در برابر بخاری کالیبره کنیم. نتیجه یک بولومتر خود کالیبره است که در دماهای پایین کار می کند، که به ما امکان می دهد قدرت مطلق را در دماهای برودتی به دقت اندازه گیری کنیم."
به گفته راسل لیک، مدیر برنامه های کوانتومی Bluefors، بولومتر جدید گامی رو به جلو در اندازه گیری توان مایکروویو است.
سنسورهای قدرت تجاری معمولاً توان را در مقیاس یک میلی‌وات اندازه‌گیری می‌کنند. این بولومتر این کار را با دقت و قابل اطمینان در یک فمتووات یا کمتر انجام می‌دهد. این توان یک تریلیون برابر کمتر از قدرتی است که در کالیبراسیون‌های برق معمولی استفاده می‌شود.
موتنن توضیح می دهد که بولومتر جدید می تواند عملکرد کامپیوترهای کوانتومی را بهبود بخشد. "برای نتایج دقیق، خطوط اندازه‌گیری مورد استفاده برای کنترل کیوبیت‌ها باید در دمای بسیار پایین، عاری از هرگونه فوتون حرارتی و تشعشع اضافی باشند. اکنون با این بلومتر، ما در واقع می‌توانیم دمای تابش را بدون تداخل مدار کیوبیت اندازه‌گیری کنیم. "
بولومتر همچنین طیف وسیعی از فرکانس ها را پوشش می دهد.
ژان فیلیپ ژیرار، دانشمند می گوید: "این حسگر پهن باند است، به این معنی که می تواند قدرت جذب شده در فرکانس های مختلف را اندازه گیری کند. زیرا معمولاً سنسورها به یک باند بسیار باریک محدود می شوند."
لینک مقاله:
https://pubs.aip.org/aip/rsi/article/94/5/054710/2892940/Cryogenic-sensor-enabling-broad-band-and-traceable
