Вчені-фізики з американського Національного інституту стандартів і технологій (National Institute of Standards and Technology, NIST) знайшли спосіб високоточного калібрування температурних вимірювань, контролюючи найслабші коливальні рухи наномеханічної системи, поведінка якої підпорядковується парадоксальним законам квантової механіки. Розроблена вченими технологія ще не готова до практичного застосування, тим не менш, вона є яскравою демонстрацією того, що температура може бути виміряна шляхом спостережень за властивостями фізичних об'єктів на квантовому рівні.
Точність, що забезпечується квантовим термометром, становить кілька незначних часток відсотка в діапазоні від кріогенних температур до нормальної температури навколишнього середовища, що дуже і дуже близько до фундаментальної мінімальної межі вимірювань фізичних величин. На даний момент вчені ще не можуть вказати абсолютне значення точності цього пристрою, адже в світі не існує іншого вимірника температури, що має навіть приблизно такий же рівень точності.
Ключовим елементом квантового термометра, як повідомляє ecnmag.
com, є фотоелектричний прилад, виготовлений за допомогою технологій нановиробництва, і це відкриває можливості застосування даної технології там, де звичайні технології вимірювання температури використовувати неможливо в принципі.
Основу фотоелектричного приладу складає найтонша нитка прозорого нітриду кремнію. Відомо, що теплова енергія змушує коливатися абсолютно всі об'єкти, абсолютно різних масштабів. Амплітуда цих коливань при кімнатній температурі змінюється в межах пікометр (трильйонна доля метра) і для точно, щоб спостерігати ці коливання потрібні особливі прийоми. В даному випадку цим прийомом стала маленька відбиваюча світло западина, виготовлена на поверхні нанонитки. Коли промінь світла лазера проходить через цю прозору нитку, невелика кількість світла відбивається від западини, відчуваючи зміни довжини хвилі в результаті впливу на нього механічних коливань. І ця зміна довжини хвилі (кольору) містить в собі інформацію про температуру.
Але температурні коливання - це далеко не єдиний вид коливань, які були зареєстровані вченими. Вчені виявили ще один вид більш "тонких" коливальних процесів,
які визначаються деякими примхами квантової фізики, навіть в самому низькоенергетичному стані об'єкт коливається через "вроджений" в нього принцип квантової невизначеності. Ці коливання не залежать від температури, вони мають стабільну відому амплітуду і їх вплив на процес вимірювання температури досить легко компенсувати масою відомих способів.
На даний момент вчені розробляють високочутливі фотонні термометри іншого типу, за допомогою яких можна буде хоч і приблизно, але все ж оцінити точність нового квантового термометра. Крім цього, інтеграція декількох типів високоточних термометрів на одному чіпі дозволить створити гібридний пристрій, який не вимагатиме калібрування і не буде підданий температурному і тимчасового дрейфу, яким піддається кожний з видів окремо. І тільки після цього такі надвисокоточні вимірювачі температури можна буде використовувати в фармації, промисловості, науці і в багатьох інших областях, де потрібне знання точного значення температури.
