低于1泽焦耳能量信号首次测得
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2026-05-15 09:44:00
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芬兰阿尔托大学、量子计算公司IQM与芬兰国家技术研究中心团队合作，首次测得低于1泽焦耳（10-21焦耳）的能量信号，测到的0.83泽焦耳，刷新了人类直接热测量灵敏度纪录。这一突破为量子计算信息读取以及暗物质探测提供核心技术支撑，并为未来实现单个光子计数铺平道路。相关成果发表于新一期《自然·电子学》。
在量子世界，能量尺度极其微小，测量远比“发射信号、读取结果”复杂得多。科学家不断提升探测精度，以识别和测量光子等极微弱信号。测量越精确，越有助于提升量子技术水平，也越有望捕捉暗物质候选粒子轴子产生的微弱信号。
此次，研究团队开发了一种新型超低温量热计，并向其中注入极微弱的微波脉冲。该装置由超导体和普通导体组成，微波在超导体中几乎无损传播，而进入普通导体后则转化为热量。超导状态对温度变化极其敏感，即使极微弱的热扰动，也会导致超导性能发生变化，从而实现对超低能量信号的探测。
最终，团队探测到仅0.83泽焦耳的电磁脉冲。作为直观比较，这相当于在地球重力作用下，将一个红细胞向上移动1纳米所需的能量。团队表示，这是量热测量设备首次突破泽焦耳门槛，创下世界纪录。
研究团队表示，这一技术的最大意义在于，它让量热计有望实现对单个光子的直接探测。单光子探测是量子通信、量子计算和精密天文观测中的关键能力，也是暗物质轴子搜寻的重要基础。
与传统探测器相比，该装置还能在量子比特运行所需的毫开尔文极低温环境中直接工作，这意味着无需升高设备温度，也无需放大量子比特的测量信号，从而减少对量子系统的干扰。未来，它有望成为量子计算机读取量子比特状态的组件之一。（记者张佳欣）
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