编 辑：王嘉雯 审 校：Sakura
量子计算机的量子处理器（QPU）需要在接近绝对零度的环境下工作，以确保计算的准确度。近日，美国国家标准技术研究院（NIST）的研究人员，已经发明了一种具有巨大潜力的微型温度计，可用于监测超导量子计算机中处理器芯片的温度。NIST的超导温度计测量的温度低于1开尔文（相当于零下272.15摄氏度），最低可达50毫开尔文（相当于零下273.1摄氏度）。与测量芯片设备的传统低温温度计相比，该温度计体积更小、测量速度更快、使用更加便捷、可批量生产。NIST的研究人员在一篇最新发布的期刊论文中，描述了该温度计的设计与操作[2]。这种新型温度计的规格大小仅为2.5 x 1.15毫米，在安装到芯片上进行使用时，可以将其嵌入或粘附在另一个低温微波设备上，以测量其温度。研究人员使用此微型温度计，演示了对超导微波放大器加热温度的快速、准确的测量。
研究小组负责人表示，此次研发将有趣的想法变为了有用的工具。这款温度计可以让研究人员，在有限的成本下，测量一系列实验组件的温度，而无需引入其他额外的电子连接器。这无论是对于量子计算的研发人员，还是其他领域中需要使用低温传感器的研究人员，均可受益。该温度计由涂有二氧化硅的超导铌谐振器组成，涂层与谐振器相互作用，以改变其自然振动的频率。科学家们认为这是由于原子在两个位点之间的“隧穿效应”（一种量子力学效应）。
图2｜NIST的温度计分别粘贴在该放大器的左下方和右上方（来源：NIST）谐振器的固有频率取决于温度，而NIST温度计是基于此而发展出的新应用。这个温度计将电子器件测得的频率变化，映射到温度上。相反，传统的电阻温度计需要将电路布线到室温电子设备上，从而增加了复杂性，并可能导致发热和干扰。NIST的温度计测量用时大约为5毫秒（千分之一秒），比大多数电阻温度计快数百倍。而且，此温度计仅需一个简单的步骤即可轻松制造、批量生产，可以在3英寸（约75毫米）的硅晶片上，安装1200多个。[1]https://www.nist.gov/news-events/news/2020/11/nist-sensor-experts-invent-supercool-mini-thermometer[2]https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0029351
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