Un seul appareil quantique qui mesure les ampères, les volts et les ohms pourraient révolutionner la façon dont nous mesurons l’électricité
Illustration d’une mesure de courant avec le système unifié. Crédit: Nature électronique (2025). Doi: 10.1038 / s41928-025-01421-2
Une équipe de scientifiques a révélé comment un seul dispositif quantique peut mesurer avec précision les trois unités fondamentales d’électricité – l’ampère (unité de courant électrique), la Volt (unité de potentiel électrique) et l’OHM (unité de résistance électrique). Il s’agit d’une percée importante car jusqu’à présent, aucun instrument ne pourrait mesurer les trois unités électriques primaires dans un système pratique. Cela signifie que la fabrication de mesures électriques pourrait être plus précise et réduire le potentiel d’erreur humaine.
Jason Underwood à l’Institut national des normes et de la technologie (NIST) du Maryland et de ses collègues a montré comment l’appareil est possible en intégrant deux systèmes quantiques clés dans un seul cryostat. À savoir, un type spécial de résistance appelé résistance de salle anormale quantique (QAHR) et une norme de tension Josephson programmable (PJV). Le cryostat fournit le bon environnement à basse température pour que les deux puissent fonctionner efficacement.
Surmonter les défis
La combinaison des deux systèmes quantiques en un seul dispositif était difficile car ils s’appuient sur des phénomènes quantiques fragiles qui ne peuvent être observés qu’à basse température. De plus, l’un des appareils nécessite un champ magnétique fort pour fonctionner, ce qui interfère avec le fonctionnement de l’autre. Cependant, les scientifiques ont pu surmonter ces difficultés en utilisant un nouveau matériau qui peut remplir ses fonctions quantiques sans avoir besoin d’un champ magnétique. Par conséquent, les deux systèmes quantiques ont été intégrés avec succès dans un seul appareil.
Le nouveau dispositif quantique intégré fonctionne sur les principes de la mécanique quantique, qui sont beaucoup plus précis que les méthodes classiques. En utilisant cette nouvelle technologie, les chercheurs ont mesuré des tensions de 0,24 millibolts à 6,5 millibolts avec très peu d’erreur. Ils ont également fait des mesures extrêmement précises de la résistance et du courant électrique.
Applications futures
En fin de compte, la recherche, publiée dans la revue Nature électroniquesimplifie le processus de fabrication de mesures électriques très précises et pourrait conduire à de nouvelles façons de définir des normes électriques. Cette technologie pourrait être utilisée dans les laboratoires de haut niveau et les institutions nationales de mesure pour effectuer des mesures électriques extrêmement précises. Cela pourrait signifier des données plus précises et fiables dans une variété de domaines, notamment la fabrication de dispositifs électroniques, de recherche scientifique et de diagnostic médical.
Les scientifiques qui ont mené la recherche voient également un impact plus large d’un tel appareil, comme encourager les nouveaux développements dans les matériaux. Comme ils l’ont écrit dans leur article, “Notre espoir est que cet effort initial vers un instrument quantique multifonction stimulera l’innovation dans les systèmes de matériaux topologiques et dans la conception et l’ingénierie du cryostat.”
Un article News & Views sur la recherche a également été publié dans Nature électronique.
Écrit pour vous par notre auteur Paul Arnold, édité par Gaby Clark, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d’un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
Plus d’informations:
Linsey K. Rodenbach et al, une réalisation unifiée des quantités électriques du système international quantique d’unités, Nature électronique (2025). Doi: 10.1038 / s41928-025-01421-2
Stephen P. Giblin, simplifiant les normes électriques primaires, Nature électronique (2025). Doi: 10.1038 / s41928-025-01423-0
© 2025 Science X Réseau
Citation: Un seul appareil quantique qui mesure les ampères, les volts et les ohms pourraient révolutionner la façon dont nous mesurons l’électricité (2025, 20 août) récupéré le 20 août 2025 à partir de
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