Novo dispositivo detecta radiação em um trilionésimo da escala usual: ScienceAlert

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.