Isso significa que a radiação de microondas pode ser avaliada com mais precisão em experimentos de física quântica.
Com informações de Science Alert.
Uma equipe de pesquisadores mediu com precisão a potência em uma escala que é um trilhão de vezes menor do que é possível com instrumentos padrão.
Ser capaz de medir a potência em níveis ultrabaixos é útil para os cientistas que constroem sistemas quânticos – sistemas que são incrivelmente pequenos em escala e geralmente incrivelmente frios em termos de temperatura. Agora podemos fazer essas medições com muito mais precisão.
Por exemplo, o novo sistema pode ser usado para preparar e calibrar melhor os qubits – partículas no centro dos computadores quânticos que substituem os bits clássicos – para garantir que estejam operando como pretendido e que as leituras que produzem estejam corretas.
“Os sensores de potência comercial normalmente medem a potência na escala de um miliwatt”, diz Russell Lake, cientista sênior da empresa de tecnologia quântica Bluefors, na Finlândia.
“Este bolômetro faz isso com precisão e confiabilidade em 1 femtowatt ou menos. Isso é um trilhão de vezes menos energia do que a usada em calibrações de energia típicas.”
Em experimentos quânticos, a energia é medida usando um termômetro especial chamado bolômetro. Ele rastreia a temperatura através de uma pequena tira de material – geralmente um metal ou semicondutor – que muda sua resistência elétrica à medida que absorve energia.
Os pesquisadores adicionaram um aquecedor com uma corrente e tensão conhecidas no novo sistema. Ao saber exatamente quanto calor foi colocado, os cientistas detectaram mudanças de energia muito pequenas feitas por microondas muito fracas.
Parte da razão pela qual a física quântica é tão desafiadora é que os sistemas quânticos são muito frágeis e podem ser quebrados ou interferidos pelo menor dos distúrbios, incluindo as ferramentas que usamos para tentar medi-los. Uma das maneiras pelas quais a nova abordagem pode ajudar é detectar esses distúrbios.
“Para resultados precisos, as linhas de medição usadas para controlar os qubits devem estar em temperaturas muito baixas, sem fótons térmicos e excesso de radiação”, diz o físico quântico Mikko Möttönen, da Universidade Aalto, na Finlândia.
“Agora, com este bolômetro, podemos realmente medir a temperatura da radiação sem interferência do circuito qubit”.
A nova configuração é conhecida como nanobolômetro, e os primeiros testes em microondas fracas passando por uma linha de transmissão de radiofrequência mostraram que o instrumento pode registrar com precisão as mudanças de potência.
Este trabalho se baseia em pesquisas anteriores para criar um bolômetro capaz de medir o estado de energia de um qubit. A abordagem é escalável e não usa muita energia, eliminando qualquer interferência potencial para o qubit.
Os bolômetros podem ser usados em uma ampla variedade de cenários, inclusive como parte de telescópios espaciais profundos, mas se eles puderem ser praticamente usados em qubits, isso significa que estamos mais um passo em direção a sistemas de computação quântica totalmente realizados.
“A medição de microondas acontece em comunicações sem fio, tecnologia de radar e muitos outros campos”, acrescenta Lake. “Eles têm suas maneiras de realizar medições precisas, mas não havia como fazer o mesmo ao medir sinais de microondas muito fracos para a tecnologia quântica”.
“O bolômetro é um instrumento de diagnóstico avançado que estava faltando na caixa de ferramentas da tecnologia quântica até agora”.
A pesquisa foi publicada na Review of Scientific Instruments .
