Одноквантовое устройство, измеряющее амперы, вольты и омы
Физики показали, как одно квантовое устройство может точно измерять три основные единицы электричества: ампер (единицу силы электрического тока), вольт (единицу электрического потенциала) и ом (единицу электрического сопротивления). Это значительный прорыв, поскольку до сих пор ни один прибор не мог измерить все три основные электрические единицы в одной практичной системе. Джейсон Андервуд из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Мэриленде и его коллеги продемонстрировали, как это устройство может быть создано благодаря интеграции двух ключевых квантовых систем в один криостат. А именно, специального типа резистора, называемого квантовым аномальным резистором Холла (QAHR), и программируемого джозефсоновского стандарта напряжения (PJVS). Криостат обеспечивает необходимую низкотемпературную среду для их эффективной работы. Данное исследование упрощает процесс проведения высокоточных электрических измерений и может привести к созданию новых способов определения электрических стандартов. Работа опубликована в журнале Nature Electronics.
Рис. Иллюстрация измерения тока с помощью унифицированной системы. Источник: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01421-2
Объединение двух квантовых систем в единое устройство было сложной задачей, поскольку они основаны на хрупких квантовых явлениях, которые можно наблюдать только при низких температурах. Кроме того, для работы одного из устройств требуется сильное магнитное поле, которое мешает работе другого. Однако, используя новый материал, учёным удалось преодолеть эти трудности.
Новое интегрированное квантовое устройство работает на принципах квантовой механики, которые значительно точнее классических методов. Используя эту новую технологию, удалось измерить напряжение от 0,24 до 6,5 милливольт с очень малой погрешностью. Также были выполнены чрезвычайно точные измерения сопротивления и силы тока.
