芬蘭研究人員在超靈敏測量技術方面取得了重大突破，檢測到小於一澤焦耳（不到一兆分之一）的能量。這些進步可以改進量子運算技術，幫助尋找暗物質，並最終使計算單一光子成為可能。
量子力學在極其小的尺度上發揮作用，科學家們正在不斷開發更精確的工具來測量和控制光子、載光粒子的現象。更高的精度可以為更強大的量子設備和探索宇宙一些最大奧秘的新方法打開大門。
澤焦耳是一種幾乎難以想像的小能量。一個紅血球大致相當於在地球重力作用下上升一奈米所需的功。
研究團隊由阿爾託大學 Mikko Möttönen 學院教授領導，與量子計算公司 IQM 和芬蘭技術研究中心 (VTT) 合作。他們的研究結果發表在雜誌上 自然電子學。
超靈敏量子能量探測器
為了達到這種水平的靈敏度，研究人員使用了熱量計，這種設備旨在測量熱能的微小變化。測量這個小訊號比將光束發送到探測器並讀取結果要困難得多。
科學家將微波脈衝瞄準由兩種金屬製成的感測器。其中一部分由超導體組成，這種材料可以讓電流無阻力地移動。另一部分使用普通導體，可以抵抗電流。
「這種金屬組合使得超導性變得非常脆弱，即使超冷導體的溫度稍微升高，超導性也會立即減弱。這使其成為一種非常敏感的配置，」IQM 量子電腦獨角獸的創始人 Möttönen 說。
在仔細過濾訊號後，研究人員確認他們偵測到的電磁脈衝僅為 0.83 澤焦耳。根據該團隊介紹，這是量熱測量設備首次達到如此高的靈敏度。
對量子計算和暗物質的影響
這項突破最終將使科學家能夠計算單一光子的數量，這是量子技術和天文物理學的長期目標。
“我們希望使這個裝置能夠測量任意到達時間的輸入，這對於檢測太空中的暗物質軸子非常重要，因為你不知道它們何時會到達你的系統。”
研究人員認為，這項技術可能在量子電腦中有用，因為量熱計在量子位元（量子資訊的基本單位）所需的非常冷的毫開爾文溫度下運作。
“旋度計的工作溫度與量子位元所需的毫開爾文溫度相同。這對系統的干擾較小，因為我們不需要將設備置於高溫或增加量子位元測量訊號來獲得結果。例如，將來我們的設備可以成為量子計算機中讀取量子位元的組件。”
研究設施和資金
這項工作是利用芬蘭國家的奈米、微米和量子技術研究基礎設施 OtaNano 的設施進行。
該計畫的資金主要來自「未來創客」倡議，該倡議得到了 Jane and Aatos Erkko 基金會和芬蘭科技工業百年基金會的支持。
