材料、设备和信息的精确控制的历史进步引发了科学、技术和工业的多次革命。新的测量科学先于每一步:如果我们能测量它,我们就能制造它。纳米级测量使得制造各种纳米技术、创造在量子极限下操纵光子、声子和等离子体的设备以及探测原子、(生物)分子和粒子的结构和功能成为可能。所有这些都需要新的方法。该部门通过自上而下、自下而上和混合方法开发测量科学和技术,以推进最先进的纳米制造和纳米制造,并应用这些新功能为关键应用制造创新的集成微系统。
这种转变还通过对系统硬件(包括集成电路、无源元件(电阻器、电容器、电感器)和印刷电路板)的攻击,为我们的通信基础设施带来了新的漏洞。硬件漏洞可能包括:• 在设计过程中插入恶意功能,• 通过因硬件设计弱点或架构缺陷而存在的非法接入点更改系统行为,• 通过非预期的通信(侧)通道提取敏感或秘密信息,• 通过逆向工程窃取知识产权,• 伪造,包括回收、克隆或重新标记的组件或声称是正品的系统,• 修改以插入隐藏功能。硬件安全性一直是一个问题,并且正在开发许多缓解策略。没有一种方法可以解决这个问题,但新方法可以增强或改进现有方法。
对国家科学家和工程师的工作效率和效果至关重要。该局也是联邦政府的一个焦点,确保最大限度地应用物理和工程科学来推动工业和商业的技术进步。为了完成这一使命,该局分为三个研究所,涵盖广泛的研究和服务项目领域:基础标准研究所……为美国提供完整一致的物理测量系统的中心基础,协调该系统与其他国家的测量系统,并提供基本服务,使全国科学界、工业和商业的物理测量准确统一。该研究所由一系列部门组成,每个部门都服务于一个经典的主题领域:
国家物理测量系统的基础,(2)工业和政府的科学技术服务,(3)贸易公平的技术基础,以及(4)促进公共安全的技术服务。该局的技术工作由国家测量实验室、国家
a 美国马里兰州盖瑟斯堡 NIST 物理测量实验室辐射物理部 b 美国马里兰州盖瑟斯堡 NIST 物理测量实验室传感器科学部 c 美国科罗拉多州博尔德 NIST 物理测量实验室量子电磁学部 * 通讯作者。电子邮件地址:ryan.fitzgerald@nist.gov 摘要 随着最近根据自然常数对 SI 基本单位的重新定义,人们开始竞相通过制定基于量子计量的主要标准来最大限度地提高可实现的精度,从而实现量子 SI。对于贝克勒尔 (Bq) 和格雷 (Gy)(分别表示活度和吸收剂量的派生 SI 单位)来说,这尤其具有挑战性,因为在原子尺度上难以管理电离辐射的产生和检测,并且量子相干性很容易在伴随物质中高能粒子减速的一系列非弹性过程中丢失。这并不妨碍量子计量在追求单事件检测和微观尺度辐射效应分辨率方面发挥次要作用,我们开始应用新的过渡边缘传感器、硅光子学和量子电标准。在这里,我们总结了微量热法在活动和剂量测量方面的最新成果,并讨论了它们作为下一代标准的潜力。
2022— 物理学家和国家研究委员会博士后研究员,激光冷却和捕获小组,量子测量部,物理测量实验室,国家标准与技术研究所 (NIST)。导师:Nicole Yunger Halpern 博士。