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科学家建造超灵敏低噪声热辐射探测器 更精准测量太空微波辐射!

热辐射探测器 电磁辐射
发布:2020-09-14 09:33:09     来源:博科园

来自阿尔托大学和芬兰VTT技术研究中心的科学家已经建造了一种超级灵敏的测辐射热计,一种热辐射探测器。新的辐射探测器,由金-钯混合物制成,使其更容易实时测量电磁辐射强度。测辐射热计广泛用于建筑行业的热像仪和测量宇宙辐射的卫星中。新的发展可能会帮助测辐射热计找到通往量子计算机的道路,如果新的辐射探测器在太空中的功能与在实验室中一样好,它也可以用来更准确地测量太空中的宇宙微波背景辐射。

阿尔托大学和VTT的量子技术联合教授Mikko Möttönen表示:新探测器的灵敏度非常高,其噪声水平(信号在正确值周围反弹的幅度)仅为任何其他辐射热计噪声的十分之一,速度也比以前的低噪声辐射探测器快一百倍。起初,研究小组用金制作了一个辐射探测器,但几周后就破裂了,因为金与铝不相容,铝在探测器中用作超导体。

为了克服这一点,该小组开始使用金和钯的混合物,这种混合物非常耐用,但在测辐射热计中却是一种罕见的材料。在阿尔托大学研究辐射热计的Roope Kokkoniemi说:除了材料之外,新辐射探测器的秘密在于它非常小,穿过辐射探测器中部的纳米线只有一微米长,200纳米宽,几十纳米厚。

测辐射热计的工作原理是测量辐射的加热效应,当测辐射热计加热时,其电气特性会发生变化,这可以高精度地测量,测辐射热计越小,加热它所需的辐射就越少。小型辐射探测器的热容很低,所以弱辐射提供了更强的信号。量子计算机在低温恒温器,也就是极冷的超级冰柜中运行,即使是极少量的过量辐射也会引起很多干扰。

更好的保护

由于纳米温度计非常敏感,它们可以方便地测量低温恒温器中的过量辐射水平,以便通过更好的保护来减少辐射。辐射热计还可以用来读取量子比特或量子比特的值。然而,为了这个目的,测辐射热计需要更快。为了连续几次读取超导量子计算机中的量子信息,而不会在其间降级,测辐射热计的速度必须快约100倍。

研究中还开发了微波放大器,任务是加强信号,但也增加了噪声。与最好的商业放大器相比,VTT开发的超导微波放大器成功地将测辐射热计噪声降低了一半。测辐射热计是由Mikko Möttönen领导的量子计算和器件研究小组开发,其研究成果发表在《通信物理》期刊上。

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