Investigadores de la Universidad de Aalto y el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia han construido un bolómetro súper sensible, un tipo de detector de radiación térmica. El nuevo detector de radiación, hecho de una mezcla de oro y paladio, facilita la medición de la fuerza de la radiación electromagnéticaen tiempo real. Los bolómetros se utilizan ampliamente en cámaras térmicas en la industria de la construcción y en satélites para medir la radiación cósmica.
Los nuevos desarrollos pueden ayudar a los bolómetros a encontrar su camino hacia las computadoras cuánticas. Si el nuevo detector de radiación funciona tan bien en el espacio como en el laboratorio, también se puede usar para medir la radiación cósmica de fondo de microondas en el espacio con mayor precisión.
'El nuevo detector es extremadamente sensible y su nivel de ruido: cuánto rebota la señal alrededor del valor correcto, es solo una décima parte del ruido de cualquier otro bolómetro. También es cien veces más rápido que el ruido bajo anteriordetectores de radiación ", dice Mikko Möttönen, quien trabaja como profesor conjunto de Tecnología Cuántica en la Universidad de Aalto y VTT.
Al principio, el grupo de investigación construyó un detector de radiación de oro, pero se rompió en unas pocas semanas, porque el oro no es compatible con el aluminio que se usa como superconductor en el detector. Para superar esto, el grupo comenzó ause una mezcla de oro y paladio, que es muy duradero pero un material raro en bolómetros.
'Además del material, el secreto del nuevo detector de radiación radica en su escala realmente pequeña. El nanocable que atraviesa el medio del detector de radiación tiene solo un micrómetro de largo, doscientos nanómetros de ancho y unas pocas decenas de nanómetros.grueso ", dice Roope Kokkoniemi, quien estudió el bolómetro en la Universidad de Aalto.
Un bolómetro funciona midiendo el efecto de calentamiento de la radiación. Cuando un bolómetro se calienta, sus características eléctricas cambian, y esto se puede medir con alta precisión. Cuanto más pequeño es el bolómetro, se requiere menos radiación para calentarlo.
'Un detector de radiación pequeño tiene una baja capacidad de calor, por lo que la radiación débil proporciona una señal más fuerte', explica Kokkoniemi.
Mejor protección
'Las computadoras cuánticas operan en criostatos, supercongeladores extremadamente fríos, en los que incluso la cantidad más pequeña de exceso de radiación causa muchas perturbaciones. Como los nanobolómetros son muy sensibles, podrían medir convenientemente el nivel de exceso de radiación en el criostato en ordenpara reducir la radiación a través de una mejor protección ', dice Möttönen.
El bolómetro también podría usarse para leer el valor de bits cuánticos o qubits. Sin embargo, para este propósito, el bolómetro necesitaría ser aún más rápido.
'Para leer la información cuántica en computadoras cuánticas superconductoras varias veces seguidas sin que se degrade en el medio, el bolómetro tendría que ser unas cien veces más rápido', dice Möttönen.
Los amplificadores de microondas también se desarrollaron en la investigación. Su tarea es fortalecer la señal, pero también agregan ruido. El amplificador de microondas superconductor desarrollado por VTT logró reducir a la mitad el ruido del bolómetro en comparación con el mejor amplificador comercial utilizado.
El bolómetro se desarrolló en el grupo de investigación Quantum Computing and Devices dirigido por Mikko Möttönen.
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Materiales proporcionados por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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