Finlandiya'daki araştırmacılar tarafından geniş bir mikrodalga frekans aralığını kapsayan yeni bir bolometre türü oluşturuldu. Çalışma, ekip tarafından yapılan önceki araştırmalara dayanıyor ve yeni teknik potansiyel olarak arka plan gürültü kaynaklarını karakterize edebilir ve böylece kuantum teknolojileri için gerekli olan kriyojenik ortamların iyileştirilmesine yardımcı olabilir.

Bolometre, radyan ısıyı ölçen bir alettir. Aletler 140 yıldır var ve kavramsal olarak basit cihazlar. Elektromanyetik spektrumun belirli bir bölgesindeki radyasyonu emen bir element kullanırlar. Bu, cihazın ısınmasına neden olarak ölçülebilen bir parametre değişikliğine neden olur.

Bolometreler, parçacık fiziğinden astronomi ve güvenlik taramasına kadar çeşitli uygulamalar bulmuştur. 2019'da Mikko Möttönen Finlandiya'daki Aalto Üniversitesi'nden ve meslektaşları, normal bir altın-paladyum nanotel ile birleştirilmiş bir dizi süper iletken bölümden oluşan bir mikrodalga rezonatörü içeren yeni bir ultra küçük, ultra düşük gürültülü bolometre geliştirdiler. Bolometre ısıtıldığında rezonatör frekansının düştüğünü buldular.

kübitleri ölçme

2020 yılında aynı grup normal metali grafenle değiştirdiçok daha düşük bir termal kapasiteye sahiptir ve bu nedenle sıcaklık değişikliklerini 100 kat daha hızlı ölçmelidir. Sonuç, bireysel süper iletken kuantum bitlerinin (kübitler) durumlarını ölçmek için kullanılan mevcut teknolojilere göre avantajlara sahip olabilir.

Bununla birlikte, süper iletken kübitler, termal fotonların klasik gürültüsüne kötü bir şekilde eğilimlidir ve yeni çalışmada Möttönen ve meslektaşları, kuantum teknolojisi şirketindeki araştırmacılarla birlikte Bluefors, bunun üstesinden gelmek için yola çıktı. Grafen bolometre, tek bir kübiti algılamaya ve durumunu belirlemek için mümkün olan en kısa sürede bağıl güç seviyesini ölçmeye odaklanır. Ancak bu son çalışmada, araştırmacılar tüm kaynaklardan gürültü arıyorlardı, bu nedenle bir geniş bant soğurucuya ihtiyaçları vardı. Ayrıca, bolometrenin kalibrasyonunu gerektiren mutlak gücü de ölçmeleri gerekiyordu.

Ekibin deneylerinde gösterdiği uygulamalardan biri, oda sıcaklığındaki bileşenlerden düşük sıcaklıktaki bileşenlere uzanan kablolardaki mikrodalga kaybı ve gürültü miktarının ölçülmesiydi. Daha önce, araştırmacılar bunu oda sıcaklığındaki bir referans sinyaliyle karşılaştırmadan önce düşük sıcaklık sinyalini yükselterek yapıyorlardı.

Çok zaman alıcı

Möttönen, "Bu hatlar tipik olarak bir sinyal azaltılarak, tekrar çalıştırılarak ve ardından ne olduğu ölçülerek kalibre edilmiştir," diye açıklıyor, "ancak sinyalimin aşağı yönde mi yoksa yukarı yönde mi kaybolduğundan biraz emin değilim. birçok kez kalibre etmek... ve buzdolabını ısıtmak... ve bağlantıları değiştirmek... ve bunu tekrar yapmak zorunda kalıyorsunuz - bu çok zaman alıyor."

Bunun yerine araştırmacılar, bolometrenin termal soğurucusuna küçük bir elektrikli doğru akımlı ısıtıcı entegre ederek çevreden emilen gücü kontrol edebilecekleri bir güç kaynağına karşı kalibre etmelerini sağladı.

Möttönen, "Kubit'in göreceği şeyi siz de görürsünüz" diyor. Kalibrasyon için kullanılan - kuantum cihazının çalışması sırasında kapatılan - femtovat ölçekli ısıtmanın sistem üzerinde anlamlı bir etkisi olmamalıdır. Araştırmacılar grafenden kaçındılar, daha fazla üretim kolaylığı ve bitmiş ürünün daha iyi dayanıklılığı nedeniyle bağlantı noktaları için süper iletken-normal metal-süper iletken tasarımına geri döndüler: "Bu altın-paladyum cihazları on yıl boyunca rafta neredeyse hiç değişmeden kalacak. ve karakterizasyon araçlarınızın zaman içinde değişmeden kalmasını istiyorsunuz,” diyor Möttönen.

Grafen tabanlı bolometre ultra yüksek hızlarda çalışır

Araştırmacılar şimdi gürültünün daha ayrıntılı spektral filtrelemesi için teknolojiyi geliştiriyorlar. Möttönen, "Kuantum işleme ünitenize gelen sinyalin büyük ölçüde zayıflatılması gerekir ve eğer zayıflatıcı ısınırsa, bu kötü... Güç spektrumunu elde etmek için o hattın farklı frekanslardaki sıcaklığının ne olduğunu görmek isteriz" diyor. . Bu, hangi frekansların en iyi seçileceğine karar vermeye veya kuantum hesaplama için ekipmanı optimize etmeye yardımcı olabilir.

Kuantum teknoloji uzmanı "Etkileyici bir çalışma" diyor martin weides Glasgow Üniversitesi'nden. "Kuantum teknolojileri için gerekli olan kriyojenik ortamlarda güç aktarımına ilişkin mevcut bir dizi ölçüme katkıda bulunuyor. DC'den mikrodalga frekanslarına kadar ölçüm yapmanıza olanak tanır, her ikisini karşılaştırmanıza olanak tanır ve ölçümün kendisi basittir… Bir kuantum bilgisayar inşa ediyorsanız, bir kriyostat inşa ediyorsunuz ve tüm bileşenlerinizi karakterize etmek istiyorsunuz. güvenilir bir şekilde, muhtemelen böyle bir şey kullanmak istersiniz.

Araştırma, Bilimsel Araçların Gözden Geçirilmesi.    

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/new-bolometer-could-lead-to-better-cryogenic-quantum-technologies/