阿尔托大学的科学家们在热光检测的能量分辨率上打破了14倍的世界纪录。

　　记录是使用部分超导微波探测器进行的。这一发现可能会为新兴的量子计算机带来超灵敏的相机和配件。

　　两个关键的启动开发中的第一个是新的探测器设计，包括微小的超导铝和金色纳米线。这种设计保证了有效吸收入射光子和非常灵敏的读数。整个检测器比单个人体血细胞小。

　　“对我们来说，尺寸越小越好。越小越好。使用更小的探测器，我们可以在大规模生产中获得更多的信号和更便宜的价格，”创纪录的量子计算和设备研究小组的负责人MikkoMöttönen说。

　　新探测器工作在绝对零温度以上百分之一度。在如此低的温度下的热干扰非常弱，研究小组可以检测到只有一个zeptojoule的能量包。这就是将红细胞提升一个纳米所需的能量。

　　第二个关键的发展涉及能量包微小引起的信号放大。为此，科学家使用了一种称为正反馈的东西。这意味着存在外部能量源，其放大由吸收的光子引起的温度变化。

　　从发现到产品

　　微波炉目前用于移动电话通信和卫星电视，这要归功于它们穿过墙壁的能力。更灵敏的微波探测器可以导致本通信系统和测量技术的巨大改进。

　　欧洲研究理事会(ERC)刚刚授予Möttönen一个概念证明，以开发用于商业应用的探测器。这是Möttönen获得的第三份个人ERC补助金。

　　除了通信系统之外，新探测器还可以用作新兴超导量子计算机中的测量设备。

　　“现有的超导技术可以产生单个微波光子。然而，有效地检测这种行进光子是一项重大的挑战。我们的研究结果为利用热探测解决这个问题提供了一个飞跃，”作为该作品的第一作者的Joonas Govenius说。

　　新物理学

　　微波探测器也可用于小型系统的热力学，Möttönen与他的阿尔托同事教授Jukka Pekola合作研究了一个新的研究领域。

　　现在Pekola和他的团队想要进入量子制度，但他们首先需要能够测量量子系统释放的能量的探测器。这意味着探测器应该能够精确测量单个微波光子。

　　“量子热力学可能会对技术产生另一种推动，因为它处理单个能量水平或粒子，并且在这个意义上比传统的热力学更精确，”Möttönen说。

　　“还有其他团体正在开发像Pekola那样的单光子微波探测器。这很好，因为我们可以相互学习，这样可以为未来的最终用户提供更好的产品，”Möttönen总结道。