Máy đo phóng tia mới có thể dẫn đến các công nghệ lượng tử đông lạnh tốt hơn – Physics World

Các nhà nghiên cứu ở Phần Lan đã tạo ra một loại máy đo phóng tia mới bao gồm nhiều loại tần số vi sóng. Công trình được xây dựng dựa trên nghiên cứu trước đây của nhóm và kỹ thuật mới có khả năng đặc trưng cho các nguồn tiếng ồn xung quanh và do đó giúp cải thiện môi trường đông lạnh cần thiết cho các công nghệ lượng tử.

Một bolometer là một dụng cụ đo nhiệt bức xạ. Nhạc cụ đã tồn tại 140 năm và là những thiết bị đơn giản về mặt khái niệm. Họ sử dụng một nguyên tố hấp thụ bức xạ trong một vùng cụ thể của phổ điện từ. Điều này làm máy nóng lên dẫn đến thay đổi thông số có thể đo được.

Máy đo biên độ đã tìm thấy các ứng dụng từ vật lý hạt đến thiên văn học và sàng lọc an ninh. trong năm 2019 Mikko Möttönen của Đại học Aalto ở Phần Lan và các đồng nghiệp đã phát triển một máy đo tia siêu nhỏ, tiếng ồn cực thấp mới bao gồm một bộ cộng hưởng vi sóng làm từ một loạt các phần siêu dẫn được nối với nhau bằng một dây nano palladi vàng bình thường. Họ phát hiện ra rằng tần số của bộ cộng hưởng giảm xuống khi máy đo áp suất được làm nóng.

Đo qubit

Năm 2020, cùng một nhóm hoán đổi kim loại bình thường cho graphene, có công suất nhiệt thấp hơn nhiều và do đó sẽ đo sự thay đổi nhiệt độ nhanh hơn 100 lần. Kết quả có thể có lợi thế hơn so với các công nghệ hiện tại được sử dụng để đo trạng thái của các bit lượng tử siêu dẫn riêng lẻ (qubit).

Tuy nhiên, các qubit siêu dẫn nổi tiếng là dễ bị nhiễu cổ điển của các photon nhiệt, và trong công trình mới Möttönen và các đồng nghiệp, cùng với các nhà nghiên cứu tại công ty công nghệ lượng tử bluefors, đặt ra để giải quyết vấn đề này. Máy đo tia graphene tập trung vào việc cảm nhận một qubit đơn lẻ và đo mức năng lượng tương đối càng nhanh càng tốt để xác định trạng thái của nó. Tuy nhiên, trong công trình mới nhất này, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm tiếng ồn từ tất cả các nguồn, vì vậy họ cần một bộ hấp thụ băng thông rộng. Họ cũng cần đo công suất tuyệt đối, yêu cầu hiệu chuẩn máy đo áp suất.

Một trong những ứng dụng mà nhóm đã trình diễn trong các thí nghiệm của họ là đo lượng suy hao vi sóng và tiếng ồn trong dây cáp chạy từ các bộ phận ở nhiệt độ phòng đến các bộ phận ở nhiệt độ thấp. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã làm điều này bằng cách khuếch đại tín hiệu nhiệt độ thấp trước khi so sánh nó với tín hiệu tham chiếu ở nhiệt độ phòng.

Rất tốn thời gian

Möttönen giải thích: “Những đường này thường được hiệu chỉnh bằng cách cho tín hiệu đi xuống, chạy ngược lên và đo xem điều gì sẽ xảy ra,” nhưng sau đó tôi hơi không chắc liệu tín hiệu của mình có bị mất khi đi xuống hay đi lên hay không nên tôi phải hiệu chỉnh nhiều lần…và làm nóng tủ lạnh…và thay đổi các kết nối…và thực hiện lại – rất tốn thời gian.”

Do đó, thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã tích hợp một bộ gia nhiệt dòng điện một chiều cực nhỏ vào bộ hấp thụ nhiệt của bolometer, cho phép họ hiệu chỉnh năng lượng hấp thụ từ môi trường xung quanh dựa vào nguồn điện mà họ có thể điều khiển.

Möttönen nói: “Bạn thấy qubit sẽ thấy gì. Hệ thống sưởi quy mô femtowatt được sử dụng để hiệu chuẩn – được tắt trong quá trình vận hành thiết bị lượng tử – sẽ không có tác dụng có ý nghĩa đối với hệ thống. Các nhà nghiên cứu đã tránh sử dụng graphene, quay trở lại thiết kế siêu dẫn – kim loại thông thường – siêu dẫn cho các mối nối vì dễ sản xuất hơn và độ bền tốt hơn của thành phẩm: “Những thiết bị palađi bằng vàng này sẽ hầu như không thay đổi trên kệ trong một thập kỷ, và bạn muốn các công cụ mô tả đặc điểm của mình không thay đổi theo thời gian,” Möttönen nói.

Máy đo phóng tia dựa trên graphene chạy ở tốc độ cực nhanh

Các nhà nghiên cứu hiện đang phát triển công nghệ để lọc nhiễu phổ chi tiết hơn. Möttönen nói: “Tín hiệu đi vào bộ xử lý lượng tử của bạn phải bị suy giảm nhiều và nếu bộ suy giảm bị nóng, điều đó thật tệ…Chúng tôi muốn biết nhiệt độ của đường đó ở các tần số khác nhau là bao nhiêu để có được phổ công suất. . Điều này có thể giúp quyết định lựa chọn tần số nào là tốt nhất hoặc giúp tối ưu hóa thiết bị cho điện toán lượng tử.

“Đó là công việc ấn tượng,” nhà công nghệ lượng tử nói Martin Weides của Đại học Glasgow. “Nó bổ sung vào một số phép đo hiện có về việc truyền năng lượng trong môi trường đông lạnh cần thiết cho công nghệ lượng tử. Nó cho phép bạn đo từ tần số dc cho đến tần số vi sóng, nó cho phép bạn so sánh cả hai và bản thân phép đo rất đơn giản…Nếu bạn đang xây dựng một máy tính lượng tử, bạn đang xây dựng một bộ điều hòa nhiệt độ và bạn muốn mô tả tất cả các thành phần của mình đáng tin cậy, bạn có thể muốn sử dụng một cái gì đó như thế này.”

Nghiên cứu được xuất bản trong Đánh giá các dụng cụ khoa học.    

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Ô tô / Xe điện, Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• BlockOffsets. Hiện đại hóa quyền sở hữu bù đắp môi trường. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/new-bolometer-could-lead-to-better-cryogenic-quantum-technologies/