美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院研發(fā)出一臺(tái)量子設(shè)備，可在單一系統(tǒng)中同時(shí)測(cè)量電流、電阻和電壓。這種“一箱式”測(cè)量方法有望大幅簡(jiǎn)化量子電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的操作，降低科研成本。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·電子學(xué)》雜志。

測(cè)量電力時(shí)，團(tuán)隊(duì)需要確定電流的安培數(shù)、電阻的歐姆數(shù)以及電壓的伏特?cái)?shù)。但在開(kāi)始測(cè)量之前，必須首先統(tǒng)一這些單位的標(biāo)準(zhǔn)。這通常需要兩臺(tái)獨(dú)立的量子設(shè)備。

將兩種量子標(biāo)準(zhǔn)整合在一起極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)閮膳_(tái)設(shè)備都依賴(lài)脆弱的量子現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象只能在極低溫下觀(guān)察到，且需要使用低溫冰箱才能實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)上，其中一臺(tái)設(shè)備需要磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)會(huì)干擾另一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行。

新的“一箱式”方法通過(guò)使用一種新型材料解決了這一問(wèn)題。該材料可在無(wú)需磁場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)量子特性，使得此前必須分開(kāi)的兩套量子系統(tǒng)可在同一個(gè)低溫冰箱中同時(shí)運(yùn)行。團(tuán)隊(duì)利用這套設(shè)備獲得了安培、歐姆和伏特的測(cè)量值，誤差僅在百萬(wàn)分之一量級(jí)。

這臺(tái)設(shè)備有望降低量子電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)使用成本，并可讓全球科研人員更方便地使用。