Микротермометр, способный измерить температуру до семи милликельвинов, разработан группой физиков из Университетов Базеля, Копенгагена и Аалто. Размеры нового прибора – всего несколько микрометров. Благодаря крошечным габаритам, инновационный термометр можно будет поместить на компьютерный чип.
Ученые представили разработку, напоминающую микрочип, в котором медь и алюминиевый сверхпроводник разделены непроводящим оксидом алюминия. Рабочая часть устройства имеет ширину 400 нанометров. Для измерения температуры прибор использует медь – она выполняет ту же функцию, что и ртуть в классическом градуснике. Медь, контактируя с внешней средой, меняет температуру, которая измеряется прибором.
Температура измеряется учеными следующим способом. Низкая температура обеспечивает движение туннельного тока через оксид алюминия, несмотря на его непроводимость. Электроны проходят через этот слой благодаря квантовым эффектам. Исследователи замеряли значение туннельного тока за счет приложенного к контакту электронапряжения. Форма кривой указывала исследователям на уровень температуры меди в микрочипе.
Физики смогли добиться показаний микротермометра до семи милликельвинов. При этом ученые утверждают, что эти показатели могут достигать до одного милликельвина. На сегодняшний день эти показатели в десятки раз выше чем у современных аналогичных устройств. Инновационный прибор будет использоваться в работе сверхмощных квантовых компьютеров для отслеживания их состояния.
Справка
Измерение сверхнизких температур требует использования аппаратов, отличающихся от стандартных термометров. Наиболее точное измерение на сегодняшний день могут обеспечить термометры на кулоновской блокаде. Однако использование таких приборов ограничено из-за сложности их внутреннего устройства.