2026年5月12日——一种测量极微量能量（低于一万亿分之一十亿分之一焦耳）的新方法，有望推动量子计算和暗物质搜寻的发展，并为计数单个光子铺平道路。

量子力学的基本原理极其微小。科学家们不断追求更高的分辨率，以测量、量化和控制这些基本原理，例如承载光的光子。测量越精确，就越有可能实现更先进的量子技术，或探测到深空中难以捉摸的暗物质轴子。

现在，芬兰的研究人员成功利用一种量热计（热）计（一种基于热能的超灵敏热量传感器）检测到了低于1仄普托焦耳（即一万亿分之一分之一焦耳的万亿分之一）的能量水平）的能量水平）的能量。作为参考，1仄普托焦耳大约相当于一个红细胞在地球引力作用下向上移动一纳米（即十亿分之一米）所需的功。

该团队由阿尔托大学学院教授Mikko Möttönen领导，并与行业合作伙伴IQM以及芬兰技术研究中心（VTT研究中心（VTT）合作，采用了一种新技术实现了这一里程碑式的测量。该研究于5月12日发表在《自然·电子学》杂志。

无与伦比的能量灵敏度

在如此微小的尺度下，测量远比简单地发射一束光并观察结果要复杂得多。该团队向一个由两种不同金属制成的传感器发射了一个微波脉冲：超导体（脉冲在其中自由传播）和普通导体（会产生电阻）。

“这种金属组合使得超导现象变得非常脆弱，只要超冷导体的温度稍微升高一点微小的上升，超导性就会立即减弱。这使得该装置非常敏感，”Möttönen说，他也是量子计算机独角兽公司IQM的创始人。

经过优化滤波后，该团队读取了最终结果。结果显示，他们的装置检测到了一个微小到令人难以置信的电磁脉冲：仅有0.83仄普托焦耳，即低于一万亿分之一分之一焦耳。对于被认为该领域最敏感的量热测量装置，这一结果是世界首次实现。

量子比特与轴子

该研究为计数单个光子铺平了道路。根据Möttönen的说法，这种灵敏度不仅是量子技术领域，也是天体物理学等领域的长期追求目标。

“我们希望使这个装置能够测量任意到达时间的输入信号，这对于探测太空中的暗物质轴子等问题至关重要，因为你完全不知道它们何时会到达你的系统。”

Möttönen设想，由于一个关键优势，他们的量热计可以集成到多种测量装置中。

“量热计的工作温度与量子比特所需的毫开尔文温度相同。这减少了对系统的干扰，因为我们无需将装置加热到高温，也无需放大量子比特测量信号来获得结果。未来，我们的装置可以成为量子计算机中读取量子比特的一个组件。”

该团队使用了芬兰国家纳米、微米和量子技术研究基础设施OtaNano的设施。这一成果主要源于“未来制造者”项目，该项目由Jane and Aatos Erkko基金会和芬兰技术产业百年基金会资助。