英国政府科学、创新和技术部 （DSIT） 此前通过英国国家量子技术计划大力支持射频（RF）和微波功率测量技术被广泛应用于支持太空、国防和通信等领域。这些精确的测量数据使工程师们能够准确表征波形、组件、电路和系统。
近日，NPL和Keysight Technologies进一步合作开展了一个创新性的研究项目，探索低温下的射频功率变化。这使得科研人员完成了世界上首次成功在低至3开尔文的温度下正常工作的商用射频功率传感器的演示。
这不仅标志着一个重要的技术里程碑，而且是支持量子开发和其他需要低温条件下技术应用的关键一步。量子技术有可能在加速计算、通信和传感等方面实现重大突破。然而，这种突破所面临的挑战是量子比特等量子设备需要在低温下运行。这些条件虽然是必要的，但会使维持信号完整性和进行精确测量变得更加复杂。
该研究的重点是利用Keysight的N8481S射频功率传感器（最初专为室温工作而设计）在低温下进行精确测量。在100 kHz至10 GHz的频率范围内，传感器的热电堆响应被精确表征，覆盖从-35 dBm到0 dBm的一系列射频功率范围，并通过已知的直流功率替代来确保国际单位制（SI）的可追溯性。这一突破为量子技术开辟了新的可能性，在这些技术中，低温下的准确射频功率测量至关重要。
NPL高级科学家兼科学领域负责人Murat Celep博士说：“NPL在可追溯射频和微波功率计量研究方面拥有60多年的专业知识。这些经验，再加上NPL最先进的低温测试设施以及与Keysight Technologies的合作，使我们能够展示国际单位制（SI）可追溯的低温功率测量。这是一个激动人心的时刻，我们期待看到量子技术的创新持续发展下去。
“我们的共同努力为量子计算和其他需要在低温下进行精确射频功率测量的应用发展铺平了道路，” Keysight Technologies航空航天、国防和政府解决方案小组总经理Greg Patschke说。“这标志着一个重要的里程碑，我们很高兴能与NPL进行合作来开展这项创新性的研究。”
这项研究结果已在美国科罗拉多州丹佛市举行的2024年精密电磁测量会议（CPEM）上进行了展示，并随后发表。（DOI：10.1109/CPEM61406.2024.10646150）
