Jurutera Adelaide guna gelung tanpa simpang untuk menjadikan tatasusunan SQUID magnetometer mutlak

Kajian dalam Physical Review Applied menunjukkan gelung superkonduktor tanpa simpang Josephson boleh meniru saiz gelung berbeza yang diperlukan sensor SQIF dan memudahkan fabrikasi.

Halaman ini diterjemahkan daripada bahasa Inggeris. Nama syarikat dan produk serta pautan sumber kekal tidak berubah. Baca versi asal dalam bahasa Inggeris

Penyelidik di Adelaide University, Australia Selatan, membentangkan cara yang lebih mudah untuk membina tatasusunan peranti gangguan kuantum superkonduktor (SQUID) yang mampu mengukur medan magnet mutlak tanpa mengorbankan kepekaan yang menjadikannya menarik. Kerja pelajar kedoktoran Ross Monaghan dan Jonathan Marenkovic serta Profesor Madya Giuseppe Tettamanzi daripada Quantum and Nano Technology Group (QuaNTeG) universiti itu telah diterbitkan dalam Physical Review Applied pada 26 Oktober (jilid 26, artikel 044077), dan teks penuhnya juga boleh didapati di arXiv.

Masalahnya

SQUID ialah gelung bahan superkonduktor yang diputuskan oleh simpang Josephson, dan merupakan antara pengesan medan magnet paling peka yang wujud. Menggabungkan banyak gelung SQUID dalam tatasusunan dua dimensi menghasilkan sensor frekuensi radio yang sangat berkuasa. Masalahnya, menurut universiti, peranti ini sukar menentukan bila medan magnet benar-benar sifar.

Penyelesaian biasa, yang digunakan dalam penapis gangguan kuantum superkonduktor (SQIF), ialah sengaja menjadikan keluasan gelung tidak sama supaya tatasusunan boleh berfungsi sebagai magnetometer mutlak. Menurut kajian ini, keperluan itu bercanggah dengan pengoptimuman setiap gelung: mengubah saiz gelung turut mengubah kearuhannya dan parameter reka bentuk utama yang mesti dikawal dengan teliti untuk prestasi yang baik. Kompromi itu menghalang tatasusunan sedemikian daripada mencapai potensi penuhnya, yang digambarkan oleh penulis sebagai hanya dihadkan oleh had kuantum piawai. Pengumuman universiti menyatakan bahawa reka bentuk sedia ada boleh memerlukan ratusan malah ribuan gelung yang berlainan saiz.

Butiran teknikal

Pasukan Adelaide mengekalkan saiz yang sama bagi semua gelung dan sebaliknya menggantikan gelung terpilih dengan bahagian superkonduktor "kosong" tanpa simpang Josephson. Gelung kosong ini mengubah cara fluks magnet diagihkan dalam litar, jadi tatasusunan berkelakuan seolah-olah gelungnya mempunyai keluasan berbeza. Penulis menamakannya "sebaran keluasan sintetik" dan menerbitkan formula analitik yang mengaitkan susunan gelung kosong dengan sebaran keluasan fizikal yang setara.

Mereka kemudian memfabrikasi beberapa tatasusunan SQIF dua dimensi dengan gelung kosong dan mengendalikannya pada suhu yang sangat rendah. Menurut penyelidik, peranti yang diukur berkelakuan selaras dengan teori.

"Dengan memperkenalkan gelung kosong yang diletakkan dengan teliti, kami boleh mencapai hasil yang sama sambil mengekalkan syarat yang diperlukan untuk kepekaan maksimum," kata Tettamanzi.

Mengapa ia penting

Jika gelung seragam sudah memadai, pengeluar tidak lagi perlu menghasilkan tatasusunan besar dengan banyak geometri gelung berbeza, yang menurut universiti boleh menjadikan peranti lebih mudah dan murah untuk dibina. Universiti menyenaraikan pemantauan otak, penerima frekuensi radio yang lebih peka, komunikasi hingar rendah dan penderiaan elektromagnet sebagai kegunaan yang mungkin.

Perkara untuk diperhatikan

Universiti menyatakan ujian lanjut diperlukan sebelum teknologi ini boleh dikomersialkan. Konsep ini tertakluk kepada permohonan paten antarabangsa, dan kajian susulan untuk meningkatkan prestasi peranti serta meneroka kegunaan baharu sedang dijalankan. The Quantum Insider menyiarkan pengumuman universiti pada 2 November.