Финские физики зафиксировали энергию меньше зептоджоуля — на уровне движения наночастиц

Финские ученые совершили прорыв, зафиксировав энергетическое событие мощностью менее одного зептоджоуля — величины, составляющей лишь миллиардную долю триллионной части джоуля. Для наглядности, этого ничтожного количества энергии едва хватило бы, чтобы переместить эритроцит всего на один нанометр в условиях земного притяжения.

Революционная технология была создана исследовательской группой под руководством профессора Микко Мётёнена из Университета Аалто в тесном сотрудничестве с экспертами из компании IQM и Технического исследовательского центра VTT.

Фундаментом эксперимента послужил сверхчувствительный калориметр — детектор, фиксирующий энергию по минимальному изменению температуры системы. Устройство представляет собой сложную гибридную конструкцию из сверхпроводящих и обычных материалов, обладающую феноменальной восприимчивостью к температурным флуктуациям.

При прохождении микроволнового импульса через датчик, сверхпроводящие элементы мгновенно откликались на малейшее термическое воздействие. Даже столь незначительный нагрев в условиях криогенных температур вызывал отчетливый измеримый сигнал, что позволило уловить энергетические уровни невероятной слабости.

Благодаря применению усовершенствованных методов фильтрации данных, исследователям удалось зарегистрировать энергию на уровне 0,83 зептоджоуля. Этот результат стал одним из наиболее точных измерений в истории калориметрии, подтвердив предельные возможности современных детектирующих систем.

Микко Мётёнен подчеркивает, что важнейшее достоинство этой методики заключается в способности функционировать при температурах порядка нескольких милликельвинов. Эти условия идентичны тем, что требуются для стабильной работы квантовых битов (кубитов), что открывает прямые возможности для внедрения датчиков в архитектуру квантовых компьютеров.

В долгосрочной перспективе разработка позволит регистрировать одиночные фотоны и фиксировать редкие, асинхронные сигналы. Это критически важно для фундаментальной физики, в частности, для детектирования аксионов — гипотетических частиц, претендующих на роль основы тёмной материи.

Экспериментальная проверка технологии проходила на базе передовой исследовательской инфраструктуры OtaNano.

Источник: iXBT