Un nuovo dispositivo rileva le radiazioni a un trilionesimo della solita scala: ScienceAlert

Un team di ricercatori ha misurato con precisione la forza su una scala mille miliardi di volte più piccola di quanto sia possibile con strumenti standard. Ciò significa che la radiazione a microonde può essere valutata in modo più accurato negli esperimenti di fisica quantistica.

Essere in grado di misurare l’energia a livelli estremamente bassi è utile per gli scienziati che costruiscono sistemi quantistici, sistemi che sono incredibilmente piccoli e solitamente incredibilmente freddi in termini di temperatura. Ora possiamo prendere queste misurazioni con molta più precisione.

Ad esempio, il nuovo sistema potrebbe essere utilizzato per preparare e calibrare meglio i qubit – le particelle al centro dei computer quantistici che sostituiscono i qubit classici – per garantire che funzionino come previsto e che le letture che producono siano corrette.

“I sensori di potenza commerciale in genere misurano la potenza in una scala di milliwatt”, Lui dice Russell Lake, uno scienziato senior presso la società di tecnologia quantistica Bluefors in Finlandia.

“Questo manometro lo fa in modo accurato e affidabile a 1 femtowatt o meno. Si tratta di un trilione di volte in meno di energia rispetto a quella utilizzata nelle tipiche calibrazioni energetiche”.

Negli esperimenti quantistici, l’energia viene misurata utilizzando uno speciale termometro chiamato a Manometro. Tiene traccia della temperatura attraverso una minuscola striscia di materiale, solitamente un metallo o un semiconduttore, che cambia la sua resistenza elettrica mentre assorbe energia.

I ricercatori hanno aggiunto al nuovo sistema un riscaldatore di corrente e voltaggio noti. Sapendo esattamente quanto calore è stato introdotto, gli scienziati hanno rilevato spostamenti di energia molto piccoli da microonde molto deboli.

Parte del motivo per cui la fisica quantistica è così difficile è che i sistemi quantistici sono molto fragili e possono essere rotti o interferiti dalle più piccole perturbazioni, compresi gli strumenti che usiamo per cercare di misurarli. Un modo in cui il nuovo approccio può aiutare è rilevare questi disturbi.

“Per risultati accurati, le linee di misurazione utilizzate per controllare i bit devono essere a temperature molto basse, prive di fotoni termici e radiazioni in eccesso”, Lui dice Il fisico quantistico Mikko Möttönen della Aalto University in Finlandia.

“Ora, con questo manometro, possiamo effettivamente misurare la temperatura della radiazione senza interferenze dal circuito qubit.”

La nuova configurazione è nota come nanoscala e i primi test su microonde deboli che passano attraverso una linea di trasmissione a radiofrequenza hanno dimostrato che il dispositivo potrebbe registrare con precisione i cambiamenti di energia.

Questo lavoro si basa su ricerca precedente nella creazione di un estensimetro in grado di misurare lo stato energetico del qubit. Questo approccio è scalabile e non utilizza molta energia eliminando al contempo qualsiasi potenziale interferenza qubit.

Gli urinometri possono essere utilizzati in una varietà di scenari, anche come parte di telescopi dello spazio profondo, ma se possono essere utilizzati praticamente su qubit, significa che siamo un passo avanti verso sistemi di calcolo quantistico completamente realizzati.

“La misurazione delle microonde avviene nelle comunicazioni radio, nella tecnologia radar e in molti altri campi”, Aggiungere lago. “Hanno i loro modi per effettuare misurazioni accurate, ma non c’era modo di fare lo stesso quando si misuravano i segnali a microonde molto deboli della tecnologia quantistica”.

“Il barometro è uno strumento diagnostico avanzato che fino ad ora mancava dalla cassetta degli attrezzi della tecnologia quantistica”.

Ricerca pubblicata in Rassegna di strumenti scientifici.