Nhiệt kế siêu dẫn tí hon theo dõi nhiệt độ siêu lạnh của máy tính lượng tử

Nhiệt kế mới Sub-kelvin có kích thước chỉ 2,5 x 1,15 mm rất lý tưởng để tích hợp gọn vào chip và các thiết bị điện tử, máy tính lượng tử khác khi đòi hỏi phải có nhiệt độ cực lạnh.

Một số thiết bị điện tử tiên tiến, chẳng hạn như chất siêu dẫn và máy tính lượng tử hiện chỉ có thể hoạt động ở nhiệt độ cực lạnh. Bởi các nguyên tử trong máy tính có thể tính toán với tốc độ rất nhanh sau khi tập hợp dữ liệu dưới dạng qubit (quantum bit) – đơn vị này trong máy tính lượng tử, giống như bit ở máy tính cổ điển.

Để làm được điều này, các nguyên tử trong máy tính phải ở trạng thái cực kỳ lạnh. Vì thế, các kỹ sư tại Viện Công nghệ Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ đã phát triển một nhiệt kế đo độ lạnh cực nhỏ mới, có thể giúp theo dõi những dụng cụ nhạy cảm trên mà không tốn nhiều diện tích.

Hầu hết các thiết bị điện tử có thể xử lý những thay đổi nhỏ về nhiệt độ, nhưng đối với những thiết bị đòi hỏi nhiệt độ cực lạnh để hoạt động như máy tính lượng tử, việc kiểm soát nhiệt độ càng phức tạp và phải gắt gao chuẩn xác hơn rất nhiều. Nghĩa là việc theo dõi nhiệt độ là rất quan trọng, nhưng nhiệt kế đủ nhạy để đo máy tính lượng tử ngày nay khá cồng kềnh, và xâm phạm khá nhiều vào thiết bị chủ.

Nhiệt kế mới Sub-kelvin có kích thước chỉ 2,5 x 1,15 mm và không đắt, rất lý tưởng để tích hợp gọn gàng vào chip và các thiết bị điện tử, máy tính lượng tử khác. Nó có thể đo nhiệt độ lạnh tới 50 milliKelvin (-273,1 ° C, -459,58 ° F), một mức nhiệt độ lạnh khắc nghiệt nhất có thể có.

Sub-kelvin được tạo thành từ bộ cộng hưởng niobi siêu dẫn, được phủ trong silicon dioxide. Tần số mà bộ cộng hưởng dao động tự nhiên sẽ cho biết dấu hiệu nhiệt độ thay đổi, nó có thể đo những thay đổi đó và xác định nhiệt độ chi tiết, chuẩn xác nhất.

Nhóm nghiên cứu nói rằng, Sub-kelvin không yêu cầu thêm các thành phần điện tử, giúp giữ cho cấu trúc nhỏ gọn và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống mà nó đang theo dõi nhiệt độ. Thêm vào đó, nó có thể thực hiện các phép đo chỉ trong 5 mili giây, nhanh hơn hàng trăm lần so với nhiệt kế điện trở đang có ở hiện tại.

Joel Ullom, trưởng nhóm nghiên cứu này cho biết: “Sub-kelvin cho phép các nhà nghiên cứu đo nhiệt độ của một loạt các thành phần trong gói thử nghiệm của họ, với chi phí rất thấp, và không cần trang bị kèm số lượng lớn các kết nối điện tử bổ sung.

“Điều này có khả năng mang lại lợi ích cho các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực điện toán lượng tử, hoặc sử dụng cảm biến đo nhiệt độ thấp trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Theo Newatlas