芬蘭研究人員日前在微波探測領(lǐng)域創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。來自阿爾托大學(xué)量子計(jì)算和設(shè)備的研究小組成功開發(fā)出一種新型部分超導(dǎo)微波探測器，將熱光電探測的能量分辨率較此前的世界記錄提高了14倍。這種體積比單個(gè)人類血細(xì)胞還小的探測器，將顯著推動超靈敏相機(jī)以及量子計(jì)算機(jī)配件的開發(fā)。
這種新型探測器由超導(dǎo)鋁的微小碎片和一條納米金線組成，工作溫度為絕對零度的百分之一度，在這樣的低溫下熱干擾是及其微弱的，研究小組成功檢測到大小僅為一個(gè)介焦（為10的負(fù)21次方焦耳）的能量包，即將一個(gè)紅細(xì)胞移動一納米所需要的能量。
該探測器的研發(fā)關(guān)鍵主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以同時(shí)保證入射光子的高效吸收和測量讀數(shù)的高敏感性。二是對微小能量包所產(chǎn)生的信號進(jìn)行有效放大。研究團(tuán)隊(duì)通過正反饋法實(shí)現(xiàn)了利用外部能量源對吸收光子所引起的溫度變化進(jìn)行放大。
現(xiàn)有超導(dǎo)技術(shù)可以生產(chǎn)單一微波光子，而對這樣的旅行光子進(jìn)行有效探測是一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)，芬蘭的研究成果是利用熱探測解決這個(gè)問題的一次飛躍。此外，探測器越小，可探測的信號越多，而且大規(guī)模生產(chǎn)的成本就越低。
相關(guān)研究論文“利用電熱反饋在臨近誘導(dǎo)的約瑟夫森結(jié)中探測介焦微波脈沖”已刊登在2016年第117期的《物理學(xué)評論通訊》周刊上。
為促進(jìn)這種新型微波探測器的商業(yè)應(yīng)用開發(fā)，歐盟研究理事會已通過“概念驗(yàn)證”計(jì)劃向該研究團(tuán)隊(duì)提供經(jīng)費(fèi)資助，這已經(jīng)是該團(tuán)隊(duì)第三次獲得歐盟研究理事會的項(xiàng)目資助。
