Квантен сензор измери енергија под еден зептоџул

Истражувачи од Финска пријавија значаен чекор во ултрапрецизното мерење: сензор што регистрирал електромагнетен импулс со енергија од само 0,83 зептоџули. Еден зептоџул е исклучително мала количина енергија, далеку под секојдневните размери, а ваквата чувствителност може да биде важна за квантните компјутери, броењето поединечни фотони и потрагата по темна материја.

Тимот го предводел професорот Мико Мотонен од Универзитетот Алто, во соработка со компанијата IQM и Техничкиот истражувачки центар на Финска, VTT. Резултатите се објавени во списанието Nature Electronics.

Уредот е калориметар, инструмент што мери многу мали промени во топлинската енергија. Во овој случај, научниците користеле комбинација од суперспроводници и обични метали. Суперспроводниците овозможуваат струјата да тече без отпор, но во внимателно дизајнирана структура нивната состојба станува исклучително чувствителна на минимално зголемување на температурата.

Кога слаб микробранов импулс стигнува до сензорот, тој внесува речиси незабележлива количина енергија. Таа промена сепак е доволна да го наруши кревкиот суперспроводен режим и да остави мерлив сигнал. По филтрирање и проверка, истражувачите потврдиле дека детектирале импулс под границата од еден зептоџул.

Една од долгорочните цели е броење на поединечни фотони, честичките што ја носат светлината. Таква способност би била корисна и во квантната технологија и во астрофизиката, каде што сигналите често се ретки, слаби и непредвидливи.

Сензорот може да помогне и во експерименти за темна материја, особено во потрагата по хипотетички честички како аксиони. За такви мерења е важно детекторот да биде подготвен да регистрира сигнал без однапред да се знае кога тој би пристигнал.

Технологијата е релевантна и за квантните компјутери бидејќи работи на милликелвински температури, истиот екстремно студен режим што им е потребен на кубитите. Тоа отвора можност во иднина вакви калориметри да се користат за читање квантни состојби со помало нарушување на системот.

Истражувањето било изведено во инфраструктурата OtaNano во Финска, наменета за нано-, микро- и квантни технологии. Финансирањето главно доаѓа од иницијативата Future Makers, поддржана од фондацијата Jane and Aatos Erkko и фондацијата Technology Industries of Finland Centennial.