Esto es lo que aprenderá cuando lea esta historia:
- Los científicos e ingenieros necesitan herramientas confiables capaces de calcular los estándares internacionales para la actual, la tensión y la resistencia.
- En general, esto requiere talleres para enviar equipos al Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST), que, por lo tanto, utilizan dos tipos de dispositivos cuánticos para calibrar estos estándares en función de las constantes fundamentales de la naturaleza.
- Pero una nueva técnica para medir ohm, conocida como el efecto de la habitación anómala cuántica (Qahe), hace posible la combinación de estos dos dispositivos.
Todo, desde planos de alto nivel hasta microchips más pequeños, depende de estándares eléctricos precisos, mediciones basadas en las constantes fundamentales de la naturaleza que pueden ayudar a calibrar los equipos utilizados para alimentar los cimientos de nuestro mundo moderno. En general, los talleres envían el equipo al Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) para probar la tensión (Volt), la resistencia (OHM) y la corriente (AMP) para la calibración. Cada dispositivo se probará con un criostato separado, un dispositivo para mantener las temperaturas severamente frías necesarias para la calibración.
Ahora, este sistema anticuado pronto podría convertirse en una reliquia del pasado. En un nuevo documento publicado en la revista Electrónica de la naturalezaLos científicos de NIST desarrollaron con éxito un dispositivo todo en uno, cuatro metros cuadrados capaces de calibrar ohmios, amplificadores y voltios al mismo tiempo.
La ampRearda cuántica (AMP) es «la cantidad de carga transportada por 6.24 mil millones de electrones más allá de cierto punto en un segundo», según el NIST, mientras que el voltio requiere el Estándar de voltaje Josephson programableque utiliza chips especializados que producen tensiones hiper-precisas una vez que se aplica una señal de microondas. Y desde 1990, la unidad OHM se ha basado en el efecto Quantum de Hall (QHE), que describe cómo las hojas delgadas (solo un átomo de ancho) toman los valores cuantificados basados en la naturaleza. Estas hojas se enfrían a 4 Kelvin y un poderoso campo magnético fluye perpendicular al flujo de corriente en las sábanas.
Este fuerte campo magnético para probar el OHM es la razón por la cual los científicos no pudieron crear un dispositivo de calibración todo en uno. Pero un nuevo tipo de técnica de resistencia cuantificada, conocida como efecto anómalo de la sala cuántica (Qahe), solo un quinto a una fortía del campo magnético necesario para QHE (incluso si las sábanas deben enfriarse aún más, hasta aproximadamente 0.01 Kelvin). Esta «navaja suiza para estándares eléctricos», como lo llama NIST, finalmente podría permitir a los científicos calibrar las herramientas en sus laboratorios de acuerdo con los estándares internacionales.
«Este primer prototipo es una prueba de que la integración práctica es factible», dijo Jason Underwood, investigador de NIST y coautor del estudio, en una nota de prensa. «Si bien siempre tratamos de reducir nuestras incertidumbres, una herramienta de calibración desplegable no necesariamente debe alcanzar pequeñas incertidumbres, como los estándares del Instituto Nacional de Metrología».
Sin embargo, el NIST enfatiza que los talleres probablemente no verán estos dispositivos a corto plazo, ya que el equipo utilizado para producir temperaturas necesarias para Qahe incluye enormes sistemas de refrigeración. La esperanza es que los expertos encuentren materiales futuros que muestran este efecto a temperaturas más altas, lo que podría hacer del prototipo NIST un criostato más práctico y portátil para ser utilizado en talleres de todo el mundo. Y la buena noticia es que la temperatura no debería aumentar mucho.
«Como el rendimiento de los materiales Qahe, podemos reducir sustancialmente el tamaño del criostato, especialmente si podemos obtener un Qahe robusto a temperaturas superiores a 0.1 Kelvin», dijo Underwood en una declaración de prensa. «El hardware criogénico a esas temperaturas más altas es mucho más compacta y transportable».
Entonces, si bien falta una de las características clave de un cuchillo de la portabilidad del ejército suizo, este prototipo de calibración habilitado para Qahe muestra que una máquina tan futura es al menos posible.
Darren vive en Portland, tiene un gato y escribe/modifica cómo funciona la ciencia ficción y cómo funciona nuestro mundo. Puedes encontrar sus cosas anteriores en Gizmodo y Pegar si miras lo suficiente.
(Tottenslate) Noticias
