Создан самый маленький в мире конденсатор для квантовой метрологии

Исследователи из Венского технического университета (TU Wien) создали самый маленький в мире плоскопараллельный конденсатор с зазором всего 32 нанометра. Это достижение открывает путь к созданию нового поколения компактных и высокоточных квантовых сенсоров, в частности для атомно-силовой микроскопии.

Наномеханическое устройство с плоскими катушками. Автор: Венский технический университет

Новая структура представляет собой подвижную алюминиевую мембрану и неподвижный электрод. Вместе с катушкой индуктивности они образуют резонансный контур, колебания которого чрезвычайно чувствительны к механическим вибрациям мембраны.

«Мы заменяем оптические измерения измерениями электрического резонансного контура — полностью без громоздких оптических компонентов», — объясняет аспирант TU Wien Иоан Игнат.

Этот подход позволяет избежать недостатков традиционных оптомеханических систем, которые сложны, хрупки и плохо поддаются миниатюризации. Более того, разработанные наноструктуры демонстрируют превосходные шумовые характеристики, ограниченные только законами квантовой физики, даже при комнатной температуре.

В альтернативном подходе команда также продемонстрировала возможность использования чисто механических резонаторов, колебания которых можно целенаправленно связывать друг с другом. Это решает проблему необходимости охлаждения до сверхнизких температур, характерную для многих современных квантовых сенсоров.

«Наши результаты делают нас чрезвычайно оптимистичными в отношении будущего. Мы показали, что наши наноструктуры обладают ключевыми свойствами, необходимыми для создания нового, надежного и высокоточного поколения квантовых сенсоров. Дверь в квантовый мир теперь открыта», — говорит руководитель проекта Даниэль Платц.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials Technologies.