Un nouvel appareil détecte les radiations à un billionième de l’échelle habituelle : ScienceAlert

Une équipe de chercheurs a mesuré avec précision la force sur une échelle mille milliards de fois plus petite que ce qui est possible avec des instruments standards. Cela signifie que le rayonnement micro-ondes peut être évalué plus précisément dans les expériences de physique quantique.

Pouvoir mesurer l’énergie à des niveaux extrêmement bas est utile aux scientifiques qui construisent des systèmes quantiques – des systèmes incroyablement petits et généralement incroyablement froids en termes de température. Maintenant, nous pouvons prendre ces mesures avec beaucoup plus de précision.

Par exemple, le nouveau système pourrait être utilisé pour mieux préparer et calibrer les qubits – les particules au centre des ordinateurs quantiques qui remplacent les qubits classiques – pour s’assurer qu’ils fonctionnent comme prévu et que les lectures qu’ils produisent sont correctes.

« Les capteurs de puissance commerciaux mesurent généralement la puissance à l’échelle d’un milliwatt », Il dit Russell Lake, scientifique principal de la société de technologie quantique Bluefors en Finlande.

« Ce manomètre le fait avec précision et fiabilité à 1 femtowatt ou moins. C’est mille milliards de fois moins d’énergie que ce qui est utilisé dans les étalonnages énergétiques typiques. »

Dans les expériences quantiques, l’énergie est mesurée à l’aide d’un thermomètre spécial appelé Manomètre. Il suit la température à travers une minuscule bande de matériau – généralement un métal ou un semi-conducteur – qui modifie sa résistance électrique à mesure qu’il absorbe de l’énergie.

Les chercheurs ont ajouté un réchauffeur de courant et de tension connus au nouveau système. En connaissant précisément la quantité de chaleur introduite, les scientifiques ont détecté de très petits changements d’énergie par des micro-ondes très faibles.

Une partie de la raison pour laquelle la physique quantique est si difficile est que les systèmes quantiques sont très fragiles et peuvent être brisés ou perturbés par les plus petites perturbations, y compris les instruments que nous utilisons pour essayer de les mesurer. Une façon dont la nouvelle approche peut aider est de détecter ces troubles.

« Pour des résultats précis, les lignes de mesure utilisées pour contrôler les embouts doivent être à très basse température, exemptes de photons thermiques et de rayonnement excessif », Il dit Le physicien quantique Mikko Möttönen de l’Université Aalto en Finlande.

« Maintenant, avec ce manomètre, nous pouvons réellement mesurer la température de rayonnement sans interférence du circuit qubit. »

La nouvelle configuration est connue sous le nom d’échelle nanométrique, et les premiers tests sur des micro-ondes faibles traversant une ligne de transmission radiofréquence ont montré que l’appareil pouvait enregistrer avec précision les changements d’énergie.

Ce travail s’appuie sur recherche précédente dans la création d’un compteur de contrainte capable de mesurer l’état énergétique du qubit. Cette approche est évolutive et n’utilise pas beaucoup d’énergie tout en éliminant toute interférence potentielle sur les qubits.

Les urinemètres peuvent être utilisés dans une variété de scénarios, y compris dans le cadre de télescopes spatiaux lointains, mais s’ils peuvent être utilisés pratiquement sur des qubits, cela signifie que nous nous rapprochons de systèmes informatiques quantiques entièrement réalisés.

« La mesure des micro-ondes se produit dans les communications radio, la technologie radar et de nombreux autres domaines », Ajouter lac. « Ils ont leurs façons de faire des mesures précises, mais il n’y avait aucun moyen de faire la même chose lors de la mesure des très faibles signaux micro-ondes de la technologie quantique. »

« Le baromètre est un outil de diagnostic avancé qui manquait jusqu’à présent dans la boîte à outils de la technologie quantique. »

Recherche publiée dans Revue des outils scientifiques.