查尔莫斯理工大学的克里斯蒂安·博格 芯片上的新量子温度计，前景
查尔莫斯的研究人员称，这可能是世界上最快、最灵敏的测量毫开尔文级波导冷端温度的温度计
荣誉:克劳迪娅·卡斯蒂略·莫雷诺/查尔莫斯理工大学 瑞典哥德堡查尔莫斯理工大学的研究人员开发了一种新型温度计，可以在量子计算过程中以极高的精度简单快速地测量温度
这一突破为具有巨大价值的量子计算提供了一个标杆工具，并为量子热力学这一激动人心的领域的实验开辟了道路
量子计算机的关键组件是同轴电缆和波导——这种结构可以引导波形，并充当量子处理器和控制它的经典电子设备之间的重要连接
微波脉冲沿着波导传播到量子处理器，并在传播过程中被冷却到极低的温度
波导管还衰减和过滤脉冲，使极其灵敏的量子计算机能够在稳定的量子状态下工作
为了最大限度地控制这种机制，研究人员需要确保这些波导不会因为它们发送的脉冲上的电子热运动而携带噪声
换句话说，他们必须测量微波波导管冷端的电磁场温度，也就是控制脉冲传送到计算机量子位的点
在尽可能低的温度下工作可以将量子位中引入错误的风险降至最低
到目前为止，研究人员只能间接测量这一温度，延迟时间相对较长
现在，利用查尔莫斯研究人员的新型温度计，可以在波导的接收端直接精确地测量非常低的温度，并且具有极高的时间分辨率
“我们的温度计是一个超导电路，直接连接到被测波导的末端
查尔莫斯理工大学量子技术实验室的助理教授西蒙尼·加斯帕里内蒂说:“这种温度计相对简单，可能是世界上用于这种特殊用途的最快速、最灵敏的毫开尔文温度计。”
对测量量子计算机性能很重要 瓦伦堡量子技术中心的研究人员的目标是，到2030年，建立一个基于超导电路的量子计算机，其中至少有100个功能良好的量子比特执行正确的计算
它要求处理器工作温度接近绝对零度，理想情况下为10毫开尔文
新的温度计为研究人员提供了一个重要的工具来测量他们的系统有多好以及存在什么缺点——这是改进技术和实现目标的必要步骤
Scigliuzzo等人在实验中使用的超导电路的艺术印象
(左)以及它在单激发量子水平上测量热微波的能力(右)
信用:神经不活跃
查尔莫斯理工大学 “某一温度对应于给定数量的热光子，该数量随温度呈指数下降
“如果我们成功地将波导与量子位相遇的一端的温度降低到10毫开尔文，我们的量子位出错的风险就会大大降低，”查尔莫斯理工大学微技术和纳米科学系教授、华盛顿量子技术研究所所长佩尔·德尔辛说
精确的温度测量对于供应商来说也是必不可少的，他们需要能够保证其组件的质量，例如，用于处理低至量子态信号的电缆
量子热力学领域的新机遇 量子力学现象，如叠加、纠缠和退相干，不仅意味着未来计算的革命，还可能意味着热力学的革命
很可能热力学定律在纳米尺度下工作时会发生某种变化，这种变化有朝一日可能被用来生产更大功率的发动机、更快充电的电池等
西蒙尼·加斯帕里内蒂说:“15到20年来，人们已经研究了热力学定律是如何被量子现象修正的，但是在热力学中寻找真正的量子优势仍然是开放的。”他最近成立了自己的研究小组，并计划通过一系列新的实验为这一研究做出贡献
例如，这种新型温度计可以测量量子热机或冰箱电路中热微波的散射
“标准温度计是发展经典热力学的基础
我们希望，也许在未来，我们的温度计将被视为发展量子热力学的关键，”查尔莫斯理工大学微技术和纳米科学系的博士生马可·西利乌佐说
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