量子科学家准确地测量了比平时低一万亿倍的

硅片上的功率传感器的图像。测量的辐射从左侧的水平传输线到达，并且使用右侧的线读取功率电平。红线用于施加已知的加热器功率，以校准功率读数。右边的插图显示了该设备的吸收器和温度计部件的放大。

芬兰的科学家开发出一种纳米设备，可以在超低温下测量微波辐射的绝对功率，低至飞瓦级——比可验证功率测量中常规使用的功率低万亿倍。该设备有可能显着推进量子技术中的微波测量。

测量极低的功率

量子科学主要是在超低温下使用稀释冰箱进行的。实验也必须在微小的能级下进行——低至单个光子的能级，甚至更低。研究人员必须尽可能准确地测量这些极低的能级，这意味着还要考虑热量——这是量子器件的一个长期问题。

为了在量子实验中测量热量，科学家们使用了一种叫做测辐射热计的特殊温度计。阿尔托大学量子技术副教授MikkoM?tt?nen领导的团队最近在阿尔托大学开发了一种异常精确的测辐射热计，但该设备的不确定性超出了他们的预期。尽管这使他们能够观察到相对功率水平，但他们无法非常准确地确定能量的绝对量。

在这项新研究中，M?tt?nen的团队与量子技术公司Bluefors和IQM以及芬兰VTT技术研究中心的研究人员合作改进了测辐射热计。

“我们在测辐射热计上加了一个加热器，这样我们就可以施加已知的加热器电流并测量电压。由于我们知道我们向加热器投入的精确功率，我们可以根据加热器功率校准输入辐射的功率。M?tt?nen说，其结果是一种在低温下工作的自校准测辐射热计，使我们能够准确测量低温下的绝对功率。

Bluefors量子应用总监RussellLake表示，新型测辐射热计是测量微波功率的重要一步。

“商用功率传感器通常测量一毫瓦的功率。这种测辐射热计在1飞瓦或更低的温度下准确可靠地进行测量。这比典型的功率校准中使用的功率少了一万亿倍

Bluefors低温测量装置的内部部件。所开发的功率传感器安装在系统的底板上，可用于测量所示细电缆的辐射功率。

涵盖深度和广度

M?tt?nen解释说，新的测辐射热计可以提高量子计算机的性能为了获得准确的结果，用于控制量子位的测量线应该处于非常低的温度下，没有任何热光子和多余的辐射。他说：“现在有了这个测辐射热计，我们实际上可以在没有量子位电路干扰的情况下测量辐射温度。”

测辐射热计还涵盖了非常广泛的频率范围。

Bluefors科学家Jean-PhilippeGirard说：“传感器是宽带的，这意味着它可以测量不同频率下吸收的功率。这在量子技术中并不是既定的，因为通常传感器被限制在非常窄的频带内。”

该团队表示，测辐射热计为量子技术领域提供了重大推动力。

Lake说：“测量微波发生在无线通信、雷达技术和许多其他领域。他们有自己的方法来进行精确的测量，但在量子技术中测量非常弱的微波信号时却没有同样的方法。测辐射热计是一种先进的诊断仪器，迄今为止一直没有出现在量子技术工具箱中。"

这项工作是阿尔托大学和Bluefors无缝合作的结果，是学院和行业优势互补的完美例子。该设备是由Aalto的量子计算和设备集团开发的，该集团是芬兰科学院量子技术卓越中心的一部分。他们使用的是属于国家研究基础设施OtaNano的Micronova洁净室。自从在阿尔托进行第一次实验以来，Bluefors也在自己的工业设施中成功地测试了这些设备。

M?tt?nen说：“这表明，这不仅是大学实验室的幸运突破，也是从事量子技术工作的工业和学术专业人士都可以从中受益的事情”。

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