Mini-termómetro Supercool

Los investigadores han desarrollado un termómetro superconductor en miniatura que mide temperaturas por debajo de 1 kelvin (-272,15 °C o -457,87 °F), hasta 50 milikelvin (mK) y potencialmente 5 mK. Es más pequeño, más rápido y más conveniente que los termómetros criogénicos convencionales para dispositivos a escala de chip y podría producirse en masa.

Con un tamaño de 2,5 × 1,15 milímetros, el termómetro se puede incrustar o pegar a otro dispositivo de microondas criogénico para medir su temperatura cuando se monta en un chip. El termómetro se utilizó para demostrar mediciones rápidas y precisas del calentamiento de un amplificador de microondas superconductor.

El termómetro permite a los investigadores medir la temperatura de una amplia gama de componentes en paquetes de prueba a muy bajo costo y sin introducir una gran cantidad de conexiones eléctricas adicionales. Esto tiene el potencial de beneficiar a los investigadores que trabajan en computación cuántica o que usan sensores de baja temperatura en una amplia variedad de campos.

El termómetro consta de un resonador de niobio superconductor recubierto con dióxido de silicio. El revestimiento interactúa con el resonador para cambiar la frecuencia a la que vibra naturalmente. Los científicos sospechan que esto se debe a que los átomos se "forman un túnel" entre dos sitios, un efecto de la mecánica cuántica.

El termómetro se basa en una nueva aplicación del principio de que la frecuencia natural del resonador depende de la temperatura. El termómetro mapea los cambios de frecuencia, medidos por la electrónica, a una temperatura. Por el contrario, los termómetros convencionales para temperaturas por debajo de Kelvin se basan en la resistencia eléctrica. Requieren cableado enrutado a componentes electrónicos a temperatura ambiente, lo que agrega complejidad y puede causar calentamiento e interferencia.

El nuevo termómetro mide la temperatura en aproximadamente 5 milisegundos, mucho más rápido que la mayoría de los termómetros resistivos convencionales en aproximadamente una décima de segundo. Los termómetros también son fáciles de fabricar en un solo paso de proceso. Se pueden producir en masa, con más de 1200 ajustes en una oblea de silicio de 3" (aproximadamente 75 milímetros).