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TCEM 路线图：SI 的基础、基本测试和量子测量 EMPIR 支柱：开发和服务于与计量相关的基础科学 触发因素：未来量子技术的发展和基础科学的开发需要新的（基于量子的）计量学。新科学将为计量学创造新的机会。当今的纳米技术可以访问量子效应控制设备功能的维度。这一发展创造了利用量子效应开发技术并实现新功能范式的机会，例如信息和通信技术中的量子密钥分发。与此同时，新的量子现象正在以越来越快的速度被发现，这拓宽了量子技术的基础。由于任何成功的工程工作都依赖于可靠的测量，因此需要新的基于量子的计量学来推进量子技术并利用基础科学的成果。计量学本身应基于不受时间和空间影响的通用标准。为此，SI 基本单位应与自然界的基本常数相联系。这种联系通过量子效应实现，可提供前所未有的准确性。为了进一步提高测量的灵敏度和准确性，基础科学将提供克服噪声限制和降低测量侵入性的策略。目标 1.根据 CIPM 建议实际实现 SI 单位的新定义 该目标侧重于实际实现千克、开尔文和安培的新定义，它们将分别与普朗克常数、玻尔兹曼常数和基本电荷相联系 1 。瓦特天平允许将质量追溯到普朗克常数。测量包括两个步骤。在称重阶段，质量上的重力与磁场中载流线圈上的磁力相平衡。在移动阶段，当同一线圈穿过磁场时，测量线圈中感应的电压。使用约瑟夫森和量子霍尔效应确定电压和电流。在理想情况下，磁场在两个阶段保持稳定，运动得到完美控制，设备的任何热漂移都可以忽略不计。改进的瓦特平衡实验将以更准确的方式解释与理想情况的任何偏差。然而，此外，更实用的设计将定期生成将质量与普朗克常数联系起来的数据。脉冲驱动的约瑟夫森电压标准提供基于量子的可编程电压瞬变，带宽为数十 kHz。它们可用于生成量子噪声测温的噪声信号，以实现基于玻尔兹曼常数的新定义的开尔文。安培与基于量子的单位系统中的基本电荷相关。一个概念上简单的实际实现是单电子电流源，它在固定驱动频率的每个周期产生整数个基本电荷。基于半导体和超导体技术，有前景的设备概念已经得到展示。
TCEM 路线图：SI 基础、基本测试和...
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