Mini-thermomètre Supercool

Les chercheurs ont mis au point un thermomètre supraconducteur miniature qui mesure les températures inférieures à 1 kelvin (-272,15 °C ou -457,87 °F), jusqu'à 50 millikelvin (mK) et potentiellement 5 mK. Il est plus petit, plus rapide et plus pratique que les thermomètres cryogéniques conventionnels pour les dispositifs à puce et pourrait être produit en série.

Mesurant 2,5 × 1,15 millimètres, le thermomètre peut être intégré ou collé à un autre appareil cryogénique à micro-ondes pour mesurer sa température lorsqu'il est monté sur une puce. Le thermomètre a été utilisé pour démontrer des mesures rapides et précises de l'échauffement d'un amplificateur hyperfréquence supraconducteur.

Le thermomètre permet aux chercheurs de mesurer la température d'une large gamme de composants dans des boîtiers de test à très peu de frais et sans introduire un grand nombre de connexions électriques supplémentaires. Cela pourrait profiter aux chercheurs travaillant dans le domaine de l'informatique quantique ou utilisant des capteurs à basse température dans un large éventail de domaines.

Le thermomètre est constitué d'un résonateur supraconducteur en niobium recouvert de dioxyde de silicium. Le revêtement interagit avec le résonateur pour décaler la fréquence à laquelle il vibre naturellement. Les scientifiques soupçonnent que cela est dû au "tunnel" d'atomes entre deux sites, un effet de la mécanique quantique.

Le thermomètre est basé sur une nouvelle application du principe selon lequel la fréquence propre du résonateur dépend de la température. Le thermomètre cartographie les changements de fréquence, tels que mesurés par l'électronique, à une température. En revanche, les thermomètres conventionnels pour les températures inférieures à Kelvin sont basés sur la résistance électrique. Ils nécessitent un câblage acheminé vers l'électronique à température ambiante, ce qui ajoute de la complexité et peut provoquer un échauffement et des interférences.

Le nouveau thermomètre mesure la température en environ 5 millisecondes - beaucoup plus rapidement que la plupart des thermomètres résistifs conventionnels à environ un dixième de seconde. Les thermomètres sont également faciles à fabriquer en une seule étape de processus. Ils peuvent être produits en série, avec plus de 1 200 raccords sur une plaquette de silicium de 3 pouces (environ 75 millimètres).