Pesquisadores da Aalto University e do VTT Technical Research Center da Finlândia construíram um bolômetro super-sensível, um tipo de detector de radiação térmica. O novo detector de radiação, feito de uma mistura de ouro-paládio torna mais fácil medir a força da radiação eletromagnética em tempo real. Bolômetros são amplamente usados ​​em câmeras térmicas na indústria de construção e em satélites para medir a radiação cósmica.

Os novos desenvolvimentos podem ajudar os bolômetros a encontrar seu caminho para os computadores quânticos. Se o novo detector de radiação funcionar tão bem no espaço quanto no laboratório, também pode ser usado para medir a radiação cósmica de fundo em micro-ondas no espaço com mais precisão.

"O novo detector é extremamente sensível, e seu nível de ruído - quanto o sinal salta em torno do valor correto, é apenas um décimo do ruído de qualquer outro bolômetro. Também é cem vezes mais rápido do que os detectores de radiação de baixo ruído anteriores, "diz Mikko Möttönen, que trabalha como professor adjunto de tecnologia quântica na Aalto University e VTT.

Inicialmente, o grupo de pesquisa construiu um detector de radiação de ouro, mas quebrou em algumas semanas, porque o ouro não é compatível com o alumínio que é usado como supercondutor no detector. Para superar isso, o grupo passou a usar uma mistura de ouro e paládio, que é muito durável, mas um material raro em bolômetros.

“Além do material, o segredo do novo detector de radiação está em sua escala realmente pequena. O nanofio passando pelo meio do detector de radiação tem apenas cerca de um micrômetro de comprimento, duzentos nanômetros de largura e algumas dezenas de nanômetros de espessura, "diz Roope Kokkoniemi, que estudou o bolômetro na Aalto University.

Um bolômetro funciona medindo o efeito de aquecimento da radiação. Quando um bolômetro aquece, suas características elétricas mudam, e isso pode ser medido com alta precisão. Quanto menor o bolômetro, menos radiação é necessária para aquecê-lo.

"Um pequeno detector de radiação tem baixa capacidade de calor, então a radiação fraca fornece um sinal mais forte, "Kokkoniemi explica.

Melhor proteção

"Computadores quânticos operam em criostatos, supercongeladores extremamente frios, em que mesmo a menor quantidade de radiação em excesso causa muitos distúrbios. Como os nanobolômetros são muito sensíveis, eles poderiam medir convenientemente o nível de radiação em excesso no criostato, a fim de reduzir a radiação por meio de melhor proteção, "Möttönen diz.

O bolômetro também pode ser usado para ler o valor de bits quânticos, ou qubits. Contudo, para este propósito, o bolômetro precisaria ser ainda mais rápido.

"A fim de ler informações quânticas em computadores quânticos supercondutores várias vezes seguidas sem degradar entre eles, o bolômetro teria que ser cerca de cem vezes mais rápido, "Möttönen diz.

Amplificadores de microondas também foram desenvolvidos na pesquisa. Sua tarefa é fortalecer o sinal, mas também adicionam ruído. O amplificador de micro-ondas supercondutor desenvolvido pela VTT conseguiu reduzir pela metade o ruído do bolômetro em comparação com o melhor amplificador comercial usado.

O bolômetro foi desenvolvido no grupo de pesquisa Quantum Computing and Devices liderado por Mikko Möttönen. O artigo foi publicado no Física das Comunicações jornal no dia 11 de outubro.