Naukowcy opracowali przełomowe, pojedyncze urządzenie kwantowe zdolne do precyzyjnego pomiaru amperów, woltów i omów. Ta innowacja ma potencjał zrewolucjonizować pomiary elektryczne, znacząco zwiększając dokładność i minimalizując błąd ludzki.
Urządzenie integruje kwantowy rezystor z efektem Halla (QAHR) oraz programowalny standard napięcia Josephsona (PJVS) w jednym kriostacie, zapewniając niezbędne niskie temperatury do ich działania. Wyzwaniem było połączenie tych dwóch systemów, które zazwyczaj wymagają odmiennych warunków pracy. Pokonano je dzięki zastosowaniu nowego materiału wykazującego funkcje kwantowe bez potrzeby pola magnetycznego.
Postęp ten jest zgodny z niedawną redefinicją międzynarodowego systemu jednostek (SI), która opiera się na stałych fundamentalnych, takich jak stała von Klitzinga (RK) i stała Josephsona (KJ), umożliwiając bezpośrednie powiązanie pomiarów z tymi stałymi. Działając w oparciu o zasady mechaniki kwantowej, zintegrowane urządzenie mierzy napięcia w zakresie od 0,24 mV do 6,5 mV z minimalnym błędem, a także niezwykle precyzyjnie określa opór i prąd elektryczny.
Oczekuje się, że technologia ta zostanie wdrożona przez wiodące laboratoria i krajowe instytucje pomiarowe, co może prowadzić do bardziej dokładnych i niezawodnych danych w różnych dziedzinach nauki i przemysłu. Wprowadzenie tego wielofunkcyjnego przyrządu kwantowego może znacząco obniżyć koszty badań i przyspieszyć innowacje w dziedzinach takich jak komputery kwantowe i energia odnawialna.
Badacze przewidują, że ten pionierski krok w kierunku wielofunkcyjnego przyrządu kwantowego pobudzi dalsze innowacje w systemach materiałów topologicznych i projektowaniu kriostatów. Odkrycie to, opublikowane w czasopiśmie Nature Electronics, stanowi znaczący postęp w metrologii elektrycznej. Około 40% wszystkich usług kalibracyjnych w krajach europejskich jest związanych z kalibracją elektryczną, co podkreśla znaczenie tej technologii dla gospodarki.
Postępy w kwantowej metrologii elektrycznej mają bezpośredni wpływ na instrumenty i narzędzia pomiarowe, a ich szersze zastosowanie w środowiskach produkcyjnych może znacząco wpłynąć na zapewnienie jakości i redukcję odpadów.