【集成的量子芯片可能有助於密切量子計量三角】

八方

【集成的量子芯片可能有助於密切量子計量三角】

 

“X”標記的長度

德國研究人員在移動關閉“量子計量三角”更近了一步，製造證明的原理電路，連接兩個量子電器設備系列，第一次。

一個封閉的三角形 - 超過20年的東西，科學家們一直在追逐 - 將最終使標準化單位的電壓，電流和電阻僅被定義在基本自然常數。

計量 - 科學的測量 - 已演變為新的，更準確的方式標準化測量已發現。

例如，米時下中定義的光的速度，而不是通過舊的鉑 - 銥原型，原型，因為即使它被保持在受控環境中，容易受到微小的化學和結構的變化，在較長的時間尺度。

量子計量人員試圖用量子理論，並試圖鏈接性質的固定基本常數的測量，以高分辨率測量的物理參數的方法來改善傳統的計量方法。

不複雜的關係？

在20世紀60年代布萊恩約瑟夫森發現，當兩個超導體之間的交界處的照射，帶微波爐，穿過結出現的電壓是普朗克常數（高），並在電子電荷（E） -兩個根本的性質常數成反比成正比。

交界處的尺寸或材料，它是由不受由於電壓，該電壓的標準可以在任何時候任何地方再現始終是相同的。

同樣，量子標準電阻，被稱為量子霍爾效應，定義由克勞斯馮Klitzing的15年後。

他發現，幾乎絕對零度的溫度下將超導材料100000倍比地球的磁場中呈現超導體的電阻獨立的性能的材料，並再次僅依賴於E和H。

但是，解釋貝恩德Kaestner的聯邦物理技術研究院，德國，幫助建立新的芯片，有一個E和H的不確定性仍然是相當大的，所以永遠不能確定是否量子霍爾效應和約瑟夫森效果絕對由這些量子關係，或者是否有小的修正。

與三角形故障

在過去的20年裡，科學家們一直試圖在一個三角形，E和H定義量子電流標準-單電子的傳輸效應-作為第三臂連接這兩個量子電氣標準。

如果實現，這將是量子計量三角能夠測試的三個電氣標準的一致性和工作是否有任何的關係，需要一些微調。

JT揚森解釋說：任何恢復正常的因素將是非常小的，誰沒有參與這項研究的英國國家物理實驗室，但它也將是非常重要的，因為它會破壞現有的理論。

單芯片方案

Kaestner和他的同事們設計了一個芯片，將產生離散量化電壓，通過將半導體單電子泵和量子霍爾器件系列。

產生的電壓是只依賴於電流，而這又是僅依賴於頻率的單電子泵。

所以，你現在有兩個三角形的三邊，如果你喜歡，解釋說：在一台設備相結合，Kaestner。約瑟夫森電壓上，這提供了一個獨立的檢查，因為約瑟夫森效應依賴於超導體物理，半導體物理的新的移動設備上。

現在我們可以[嘗試]產生相同的電壓有兩種根本不同的物理...這是一個優雅的方式關閉三角形。

簡化和擴展

這當然是一個很好的實驗，使這兩個在一台設備的量子標準，揚森評論。

但是，它產生的電壓只有微伏的順序。

由於量子霍爾器件產生的噪聲在該地區的毫微他告誡說，你將不得不衡量一個很長的時間去任何形式的決議。

另一方面，研究人員，建議，他們的設備很容易擴展，使信號噪聲比明顯放倒。Kaestner認為，集成電路也是最合乎邏輯的做法，因為每個微米大小的芯片必須保持在給定溫度下 - 在這種情況下，約1 K - 低溫恆溫器，佔據幾個立方米的空間實驗室。

但揚森的問題一個微小的芯片上連接10個電流源和100量子霍爾器件串聯的實用性，研究人員提出。

他的研究小組有利於電流放大器，斜道從一個單獨的單電子器件的電流沒有引入明顯的誤差的一個因素約為10,000。

他們所做的一切，這是一個很好的實驗，這是一個不錯的設備，但它會是非常困難的，這個裝置與傳統的技術競爭，我們正在使用的那一刻...有將是一個重大突破設備複製到這個競爭激烈的，他說。

Kaestner希望這初步證明原理工作，將促使別人想到的新的和創新的集成量子設備的組合。

單電子的來源是非常新的，而且我認為半導體行業是不知道的可能性，他解釋說，“這的確是一個新的電路元件。

這項研究發表在“物理評論快報”。

作者簡介

總部設在瑞士的一個科普作家的中冶京誠帕金斯

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/aug/21/integrated-quantum-chip-may-help-close-quantum-metrology-triangle