Uma equipe de pesquisadores mediu com precisão a força em uma escala um trilhão de vezes menor do que é possível com instrumentos padrão. Isso significa que a radiação de micro-ondas pode ser avaliada com mais precisão em experimentos de física quântica.
Ser capaz de medir a energia em níveis extremamente baixos é útil para os cientistas que constroem sistemas quânticos – sistemas incrivelmente pequenos e geralmente incrivelmente frios em termos de temperatura. Agora podemos fazer essas medições com muito mais precisão.
Por exemplo, o novo sistema pode ser usado para preparar e calibrar melhor os qubits – as partículas no centro dos computadores quânticos que substituem os qubits clássicos – para garantir que funcionem como pretendido e que as leituras que produzem sejam corretas.
“Os sensores de potência comerciais normalmente medem a potência na escala de um miliwatt”, Ele diz Russell Lake, cientista sênior da empresa de tecnologia quântica Bluefors, na Finlândia.
“Este medidor de pressão faz isso com precisão e confiabilidade em 1 femtowatt ou menos. Isso é um trilhão de vezes menos energia do que é usado em calibrações de energia típicas.”
Em experimentos quânticos, a energia é medida usando um termômetro especial chamado Medidor de pressão. Ele rastreia a temperatura através de uma pequena faixa de material – geralmente um metal ou semicondutor – que muda sua resistência elétrica à medida que absorve energia.
Os pesquisadores adicionaram um aquecedor de corrente e tensão conhecidas ao novo sistema. Ao saber exatamente quanto calor foi introduzido, os cientistas detectaram mudanças de energia muito pequenas por micro-ondas muito fracas.
Parte da razão pela qual a física quântica é tão difícil é que os sistemas quânticos são muito frágeis e podem ser quebrados ou interferidos pelas menores perturbações, incluindo os instrumentos que usamos para tentar medi-los. Uma maneira pela qual a nova abordagem pode ajudar é detectar esses distúrbios.
“Para resultados precisos, as linhas de medição usadas para controlar os bits devem estar em temperaturas muito baixas, livres de fótons térmicos e excesso de radiação,” Ele diz Físico quântico Mikko Möttönen, da Universidade de Aalto, na Finlândia.
“Agora, com este medidor de pressão, podemos realmente medir a temperatura da radiação sem interferência do circuito qubit”.
A nova configuração é conhecida como nanoescala, e os primeiros testes em micro-ondas fracas passando por uma linha de transmissão de radiofrequência mostraram que o dispositivo poderia registrar com precisão as mudanças na energia.
Este trabalho se baseia pesquisa anterior na criação de um medidor de tensão capaz de medir o estado de energia do qubit. Essa abordagem é escalável e não usa muita energia, eliminando qualquer possível interferência de qubit.
Os urinemetros podem ser usados em uma variedade de cenários, inclusive como parte de telescópios espaciais profundos, mas se puderem ser usados praticamente em qubits, isso significa que estamos um passo mais perto de sistemas de computação quântica totalmente realizados.
“A medição de microondas ocorre em comunicações de rádio, tecnologia de radar e muitos outros campos”, Adicionar lago. “Eles têm suas maneiras de fazer medições precisas, mas não havia como fazer o mesmo ao medir os sinais de micro-ondas muito fracos da tecnologia quântica”.
“O barômetro é uma ferramenta de diagnóstico avançada que estava faltando na caixa de ferramentas da tecnologia quântica até agora”.
Pesquisa publicada em Revisão de ferramentas científicas.
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