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芬兰开发出新型微波探测器 能量分辨率破世界纪录

导读: 芬兰研究人员日前在微波探测领域创造了新的世界纪录。来自阿尔托大学量子计算和设备的研究小组成功开发出一种新型部分超导微波探测器,将热光电探测的能量分辨率较此前的世界记录提高了14倍。

  芬兰研究人员日前在微波探测领域创造了新的世界纪录。来自阿尔托大学量子计算和设备的研究小组成功开发出一种新型部分超导微波探测器,将热光电探测的能量分辨率较此前的世界记录提高了14倍。这种体积比单个人类血细胞还小的探测器,将显著推动超灵敏相机以及量子计算机配件的开发。

  这种新型探测器由超导铝的微小碎片和一条纳米金线组成,工作温度为绝对零度的百分之一度,在这样的低温下热干扰是及其微弱的,研究小组成功检测到大小仅为一个介焦(为10的負21次方焦耳)的能量包,即将一个红细胞移动一纳米所需要的能量。

  该探测器的研发关键主要体现在两个方面,一是创新的结构设计可以同时保证入射光子的高效吸收和测量读数的高敏感性。二是对微小能量包所产生的信号进行有效放大。研究团队通过正反馈法实现了利用外部能量源对吸收光子所引起的温度变化进行放大。

  现有超导技术可以生产单一微波光子,而对这样的旅行光子进行有效探测是一项重要挑战,芬兰的研究成果是利用热探测解决这个问题的一次飞跃。此外,探测器越小,可探测的信号越多,而且大规模生产的成本就越低。

  相关研究论文“利用电热反馈在临近诱导的约瑟夫森结中探测介焦微波脉冲”已刊登在2016年第117期的《物理学评论通讯》周刊上。

  为促进这种新型微波探测器的商业应用开发,欧盟研究理事会已通过“概念验证”计划向该研究团队提供经费资助,这已经是该团队第三次获得欧盟研究理事会的项目资助。

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