ابتكر باحثون في فنلندا نوعًا جديدًا من مقياس الضغط يغطي نطاقًا واسعًا من ترددات الميكروويف. يعتمد العمل على البحث السابق الذي أجراه الفريق ويمكن للتقنية الجديدة أن تميز مصادر ضوضاء الخلفية وبالتالي تساعد على تحسين البيئات المبردة اللازمة لتقنيات الكم.
مقياس الضغط هو أداة تقيس الحرارة المشعة. الأدوات موجودة منذ 140 عامًا وهي أجهزة بسيطة من الناحية المفاهيمية. يستخدمون عنصرًا يمتص الإشعاع في منطقة معينة من الطيف الكهرومغناطيسي. يؤدي هذا إلى تسخين الجهاز ، مما يؤدي إلى تغيير في المعلمة يمكن قياسه.
لقد وجدت بولومترات تطبيقات تتراوح بين فيزياء الجسيمات وعلم الفلك والفحص الأمني. في عام 2019 ميكو موتونين من جامعة آلتو في فنلندا وزملاؤه طور مقياس ضغط جديد صغير للغاية ، منخفض الضوضاء للغاية ، يشتمل على مرنان ميكروويف مصنوع من سلسلة من المقاطع فائقة التوصيل المتصلة بسلك نانوي عادي مصنوع من الذهب والبلاديوم. ووجدوا أن تردد الرنان انخفض عند تسخين مقياس الضغط.
قياس الكيوبتات
في عام 2020 ، نفس المجموعة استبدلت المعدن العادي بالجرافين، والتي لديها قدرة حرارية أقل بكثير وبالتالي يجب قياس التغيرات في درجات الحرارة أسرع 100 مرة. يمكن أن يكون للنتيجة مزايا مقارنة بالتقنيات الحالية المستخدمة لقياس حالات البتات الكمومية فائقة التوصيل (كيوبت).
ومع ذلك ، فإن الكيوبتات فائقة التوصيل عرضة للضوضاء الكلاسيكية للفوتونات الحرارية ، وفي العمل الجديد Möttönen وزملاؤه ، جنبًا إلى جنب مع باحثين في شركة تكنولوجيا الكم بلو فورس، على معالجة هذا الأمر. يركز مقياس ضغط الجرافين على استشعار كيوبت واحد ، وعلى قياس مستوى الطاقة النسبي بأسرع ما يمكن لتحديد حالته. ومع ذلك ، في هذا العمل الأخير ، كان الباحثون يبحثون عن ضوضاء من جميع المصادر ، لذلك كانوا بحاجة إلى ممتص عريض النطاق. احتاجوا أيضًا إلى قياس القوة المطلقة ، الأمر الذي يتطلب معايرة مقياس الضغط.
كان أحد التطبيقات التي أظهرها الفريق في تجاربهم هو قياس مقدار فقد الميكروويف والضوضاء في الكابلات التي تعمل من مكونات درجة حرارة الغرفة إلى المكونات ذات درجة الحرارة المنخفضة. في السابق ، قام الباحثون بذلك عن طريق تضخيم إشارة درجات الحرارة المنخفضة قبل مقارنتها بإشارة مرجعية في درجة حرارة الغرفة.
تستغرق وقتا طويلا جدا
يوضح Möttönen: "تمت معايرة هذه الخطوط عادةً عن طريق تشغيل إشارة لأسفل وتشغيلها احتياطيًا ثم قياس ما يحدث ، ولكن بعد ذلك لم أكن متأكدًا ما إذا كانت إشارتي قد فُقدت في الطريق إلى أسفل أو لأعلى ، لذا يجب المعايرة عدة مرات ... وتسخين الثلاجة ... وتغيير التوصيلات ... والقيام بذلك مرة أخرى - إنها تستغرق وقتًا طويلاً ".
بدلاً من ذلك ، قام الباحثون بدمج سخان تيار كهربائي دقيق صغير في جهاز الامتصاص الحراري لمقياس الضغط ، مما يسمح لهم بمعايرة الطاقة الممتصة من البيئة المحيطة ضد مصدر طاقة يمكنهم التحكم فيه.
يقول Möttönen: "ترى ما سيراه الكيوبت". يجب ألا يكون لتسخين مقياس الفيمتوات المستخدم للمعايرة - والذي يتم إيقافه أثناء تشغيل الجهاز الكمومي - أي تأثير ملموس على النظام. تجنب الباحثون الجرافين ، وعادوا إلى تصميم الموصل الفائق - المعدن العادي - الموصل الفائق للوصلات بسبب سهولة أكبر في الإنتاج ومتانة أفضل للمنتج النهائي: "ستبقى أجهزة البلاديوم الذهبية هذه دون تغيير تقريبًا على الرف لمدة عقد من الزمان ، وتريد أن تظل أدوات التوصيف الخاصة بك دون تغيير بمرور الوقت ، "يقول Möttönen.
يعمل مقياس الضغط المعتمد على الجرافين بسرعات فائقة
يعمل الباحثون الآن على تطوير تقنية ترشيح طيفي أكثر تفصيلاً للضوضاء. يقول Möttönen: "يجب تخفيف الإشارة التي تأتي إلى وحدة المعالجة الكمية بشكل كبير ، وإذا أصبح المخفف ساخنًا ، فهذا أمر سيئ ... نود أن نرى ما هي درجة حرارة هذا الخط عند الترددات المختلفة للحصول على طيف الطاقة" . يمكن أن يساعد ذلك في تحديد الترددات الأفضل لاختيارها أو المساعدة في تحسين معدات الحوسبة الكمومية.
يقول تقني الكم: "إنه عمل مثير للإعجاب" مارتن وييدس من جامعة جلاسكو. يضيف إلى عدد من القياسات الحالية حول نقل الطاقة في البيئات المبردة المطلوبة لتقنيات الكم. يسمح لك بالقياس من التيار المستمر إلى ترددات الميكروويف ، ويسمح لك بمقارنة الاثنين ، والقياس نفسه مباشر ... إذا كنت تقوم ببناء جهاز كمبيوتر كمي ، فأنت تقوم ببناء كريوستات ، وتريد تمييز جميع مكوناتك بشكل موثوق ، ربما ترغب في استخدام شيء كهذا ".
تم نشر البحث في مراجعة الأجهزة العلمية.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون السيارات / المركبات الكهربائية ، كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- BlockOffsets. تحديث ملكية الأوفست البيئية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/new-bolometer-could-lead-to-better-cryogenic-quantum-technologies/
