Учёные из Национального института стандартов и технологий (NIST) объявили о создании уникального квантового устройства, способного с высочайшей точностью измерять сразу три ключевые электрические величины: напряжение (вольты), сопротивление (омы) и силу тока (амперы). Это достижение, которое эксперты уже назвали «Святым Граалем» в науке об измерениях, решает десятилетиями существовавшую проблему и открывает новые горизонты для технологий.

До сих пор для точной калибровки электрических приборов требовались два отдельных и громоздких эталона. Один измерял напряжение, другой — сопротивление. Главная сложность заключалась в том, что эти устройства были несовместимы: эталон сопротивления работал только в мощном магнитном поле, которое, в свою очередь, мешало работе эталона напряжения. Из-за этого процесс измерений был сложным, дорогостоящим и требовал физической транспортировки оборудования между разными лабораториями.

Команде под руководством физика Джейсона Андервуда удалось объединить обе функции в одном компактном приборе. Ключом к успеху стало использование нового топологического материала, который демонстрирует необходимые квантовые свойства без внешнего магнитного поля. Это позволило разместить два ранее несовместимых компонента бок о бок в одной системе, охлаждаемой до сверхнизких температур.

Новое устройство работает на основе фундаментальных констант природы — заряда электрона и постоянной Планка, что обеспечивает исключительную точность с погрешностью в несколько миллионных долей. Такой прорыв значительно упростит и удешевит высокоточные измерения, сделав их доступнее для национальных лабораторий и высокотехнологичных производств по всему миру. От этого выиграют многие сферы: от производства микроэлектроники и медицинского оборудования, где важна каждая доля единицы, до фундаментальных научных исследований.

Публикация результатов исследования в престижном научном журнале Nature Electronics подтверждает значимость открытия. Ожидается, что создание единого квантового эталона не только изменит подходы к электрическим измерениям, но и станет стимулом для дальнейших инноваций в области материаловедения и криогенной инженерии.