NIST的兩個用于測量低溫溫度的超導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，可根據頻率信號測量放大器或其他設備的溫度。圖片來源：Wheeler / NIST

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

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備中或固定在另一個低溫微波設備上，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微波放大器發(fā)熱的快速，準確測量。

該技術是NIST用于望遠鏡相機的定制超導傳感器的衍生產品，特別是為BLAST氣球提供的微波探測器。

小組負責人喬爾·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域廣泛�！�

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

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用。溫度計將電子設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備，從而增加了復雜性并可能導致發(fā)熱和干擾。

NIST溫度計在大約5毫秒（千分之一秒）內測量溫度，比大多數常規(guī)電阻溫度計在十分之一秒的時間內快得多。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，可以在3英寸（約75毫米）的硅晶片上安裝1,200多個。