科学者チームが、電気の基本単位であるアンペア、ボルト、オームを同時に高精度で測定できる画期的な単一量子デバイスを開発しました。この技術は、電気計測の簡素化と精度向上に大きく貢献し、人的ミスの可能性を低減させることが期待されています。
この革新的なデバイスは、量子異常ホール効果抵抗器（QAHR）とプログラム可能なジョセフソン電圧標準（PJVS）を単一のクライオスタット内に統合しています。これにより、これらの量子効果を発揮するために不可欠な低温環境が提供されます。通常は異なる動作条件を必要とするこれら二つのシステムを統合する課題は、磁場を必要とせずに量子機能を発現する新素材の利用によって克服されました。この新素材は、トポロジカル材料の一種であり、そのユニークな電子特性により、従来の量子ホール効果に必要な強力な外部磁場が不要となります。
量子力学の原理に基づいて動作するこの統合デバイスは、0.24ミリボルトから6.5ミリボルトまでの電圧を極めて低い誤差で測定するだけでなく、抵抗と電流も非常に高い精度で測定します。この技術は、世界トップクラスの研究所や各国の標準測定機関での採用が見込まれており、様々な分野におけるデータ精度と信頼性の向上につながるでしょう。特に、このデバイスは、従来のアンペア測定がボルトやオームの測定に間接的に依存していた状況から、基本定数（プランク定数と電気素量）に直接基づいた測定を可能にする点で画期的です。
研究者たちは、この多機能量子計測器に向けた先駆的な一歩が、トポロジカル材料システムやクライオスタット設計におけるさらなる技術革新を促進すると予測しています。この研究成果は、学術誌『Nature Electronics』に発表されました。この進歩は、電気計測の分野に新たな標準をもたらし、産業界全体、特にエレクトロニクス、IT通信、製造業における品質保証やコスト削減に大きな影響を与える可能性があります。約40%の電気校正サービスが欧州諸国で提供されていることを考えると、この技術の普及は経済的にも大きな波及効果をもたらすでしょう。このデバイスは、将来的に工場現場などへの展開も期待されており、より正確で信頼性の高い計測ソリューションを提供します。