Cientistas desenvolveram um dispositivo quântico unificado capaz de medir com precisão as três unidades fundamentais da eletricidade: ampere, volt e ohm. Esta inovação promete simplificar os processos de medição elétrica, aumentar a precisão e reduzir erros humanos.
O avanço integra um resistor quântico de efeito Hall anômalo (QAHR) e um padrão de tensão Josephson programável (PJVS) num único criostato, operando em baixas temperaturas. A superação do desafio de unir estes sistemas, que normalmente requerem condições operacionais distintas, foi possível graças a um novo material que exibe funções quânticas sem a necessidade de um campo magnético. Esta abordagem, publicada na Nature Electronics, representa um passo significativo em direção a instrumentos quânticos multifuncionais.
O dispositivo integrado realiza medições de tensão na faixa de 0,24 milivolts a 6,5 milivolts com erro mínimo. Paralelamente, oferece medições de resistência e corrente elétrica de altíssima precisão. Espera-se que laboratórios de ponta e instituições nacionais de medição adotem esta tecnologia, resultando em dados mais confiáveis e precisos para diversas aplicações científicas e industriais.
A metrologia elétrica quântica (QEM) aprimora a capacidade de medição através de estratégias quânticas, resultando em maior sensibilidade e exatidão. Isso beneficia indústrias como eletrônica, telecomunicações e manufatura, onde a precisão nas medições impacta diretamente a garantia de qualidade e a redução de desperdícios. Estima-se que cerca de 40% dos serviços de calibração na Europa estejam ligados à calibração elétrica, evidenciando a importância econômica desta área.
O potencial deste avanço estende-se à redefinição de padrões elétricos e ao estímulo de inovações futuras em sistemas de materiais topológicos e design de criostatos. A capacidade de realizar medições elétricas fundamentais com um único dispositivo quântico não apenas eleva a precisão, mas também abre novas fronteiras para a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico em áreas como pesquisa energética e diagnósticos médicos avançados.