Физики разработали квантовый калориметр для измерения энергии частиц с рекордной точностью – до одной триллионной доли наноджоуля. Это открытие ускорит развитие квантовых компьютеров и позволит создать новые детекторы для поиска аксионов – частиц, предположительно составляющих темную материю.
Разработка устройства, способного фиксировать энергию фотонов в произвольный момент, имеет огромное значение для астрофизики и квантовых технологий. Это позволит ученым более точно изучать отдельные фотоны в микроволновом излучении, что невозможно было сделать ранее.
За последние два десятилетия появилось несколько детекторов, способных улавливать отдельные фотоны в диапазоне микроволн. Однако эти устройства имели ограничения: они работали в узкой части спектра и не могли точно измерять энергетические характеристики частиц.
Новый квантовый калориметр состоит из двух ключевых элементов: микроскопического стержня из золота и платины, а также алюминиевых дисков и нанопроводов, встроенных в него. При охлаждении до очень низких температур алюминий становится сверхпроводником, в то время как золото и платина остаются обычными проводниками.
Это уникальное сочетание материалов позволяет прибору очень точно фиксировать изменения температуры при прохождении импульсов микроволнового излучения. Даже малейшее изменение температуры вызывает значительное ослабление проводимости, что позволяет обнаруживать даже самые слабые импульсы.
Исследования показали, что калориметр способен фиксировать импульсы с энергией около 0,83 зептоджоуля, что эквивалентно энергии 170 фотонов. Это является мировым рекордом по чувствительности. В будущем данное открытие позволит создавать сверхчувствительные детекторы для квантовых компьютеров, а также сенсоры для обнаружения аксионов и других легких частиц темной материи.
Источник: ТАСС
распечатать статью
