NIST的兩個用于測量低溫溫度的超導(dǎo)溫度計分別粘貼在該放大器的左下方和右上方。微型溫度計由一層二氧化硅上的鈮制成，可根據(jù)頻率信號測量放大器或其他設(shè)備的溫度。圖片來源：Wheeler / NIST

美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的研究人員已經(jīng)發(fā)明了一種微型溫度計，具有很大的潛在用途，例如監(jiān)視基于超導(dǎo)體的量子計算機中處理器芯片的溫度，必須保持低溫才能正常工作。

NIST的超導(dǎo)溫度計測量的溫度低于1開氏度（負(fù)272.15°C或負(fù)457.87°F），低至50毫開氏（mK），甚至可能為5 mK。與用于芯片級設(shè)備的常規(guī)低溫溫度計相比，它更小，更快，更方便，并且可以批量生產(chǎn)。NIST的研究人員在一份新的期刊論文中描述了設(shè)計和操作。

新型溫度計的尺寸僅為2.5 x 1.15毫米，可以安裝在另一個低溫微波設(shè)備中或固定在另一個低溫微波設(shè)備上，以測量安裝在芯片上的溫度。研究人員使用溫度計演示了超導(dǎo)微波放大器發(fā)熱的快速，準(zhǔn)確測量。

該技術(shù)是NIST用于望遠(yuǎn)鏡相機的定制超導(dǎo)傳感器的衍生產(chǎn)品，特別是為BLAST氣球提供的微波探測器。

小組負(fù)責(zé)人喬爾·烏爾洛姆（Joel Ullom）說：“這是一個有趣的想法，很快就變得很有幫助�！� “溫度計使研究人員能夠以極低的成本測量測試包中各種組件的溫度，而無需引入大量的額外電連接。這有可能使從事量子計算或低溫研究的研究人員受益?zhèn)鞲衅黝I(lǐng)域廣泛。”

溫度計由涂有二氧化硅的超導(dǎo)鈮諧振器組成。涂層與諧振器相互作用，以改變其自然振動的頻率�？茖W(xué)家懷疑這是由于原子在兩個位點之間“隧穿”，這是量子力學(xué)效應(yīng)。

NIST溫度計基于諧振器的固有頻率取決于溫度的原理的新應(yīng)用。溫度計將電子設(shè)備測得的頻率變化映射到溫度。相反，用于低于開爾文溫度的常規(guī)溫度計是基于電阻的。它們需要將布線布線到室溫電子設(shè)備，從而增加了復(fù)雜性并可能導(dǎo)致發(fā)熱和干擾。

NIST溫度計在大約5毫秒（千分之一秒）內(nèi)測量溫度，比大多數(shù)常規(guī)電阻溫度計在十分之一秒的時間內(nèi)快得多。NIST溫度計也僅需一個簡單的步驟即可輕松制造。它們可以批量生產(chǎn)，可以在3英寸（約75毫米）的硅晶片上安裝1,200多個。