Para 2018, Los científicos quieren que todas las unidades base físicas se basen en sólidos, constantes fundamentales inmutables. Las unidades "metro" y "segundo" están muy por delante de lo previsto; el kelvin, el kilogramo, el topo y el amperio son los siguientes en la fila. Los científicos de Physikalisch-Technische Bundesanstalt ahora han logrado medir las corrientes extremadamente pequeñas de una bomba de un solo electrón con una precisión sin precedentes. Este es un hito hacia la revisión del Sistema Internacional de Unidades (SI).

La definición actual del amperio es todo menos conveniente. Se basa en una configuración de prueba hipotética que incluye dos conductores de longitud infinita. En esta configuración, un amperio generaría una fuerza fijada con precisión. Por tanto, esta definición está estrechamente relacionada con la masa, lo que ha dado a los físicos serios quebraderos de cabeza durante mucho tiempo debido a la inestabilidad del prototipo internacional del kilogramo. La definición actual del kilogramo limita drásticamente la precisión con la que se puede realizar el amperio. Por lo tanto, los físicos han decidido que el prototipo del kilogramo se ha vuelto obsoleto y tendrá que "retirarse" en 2018. y que los fundamentos de la IS deberían, al mismo tiempo, ser revisado a fondo.

Para ayudar al amperio a dar el salto al reino de las constantes fundamentales, Los físicos están contando los electrones que fluyen durante un período de tiempo dado a través de una pista conductora que tiene solo unos pocos nanómetros de ancho. Esto presupone que son capaces de manipular el flujo de electrones, que han logrado mediante una bomba de un solo electrón. Bombea electrones individuales a través de lo que se puede imaginar como una cadena montañosa de un valle a otro. De este modo, es posible contar los electrones que llegan al "valle, "y así determinar la carga elemental.

Las bombas de un solo electrón presentan dos desafíos principales:Primero, las bombas solo suministran corrientes muy pequeñas, que son difíciles de medir. Segundo, se producen errores estadísticos durante el transporte de electrones, por ejemplo, cuando un electrón vuelve al "valle" de donde vino o cuando dos electrones son bombeados al mismo valle. Esto va en detrimento de la precisión. Ya se ha desarrollado una solución para solucionar los errores de bombeo y se ha demostrado con bombas muy lentas. Los físicos conectan varias bombas en serie y entre las bombas, Los detectores especiales indican si pasan demasiados o muy pocos electrones a través del valle. Por tanto, es posible corregir errores mientras las bombas están activas.

Ahora, Los científicos de PTB han desarrollado con éxito una técnica para afrontar el desafío de la medición. Gracias a un amplificador novedoso, Los investigadores pueden amplificar la pequeña corriente producida por las bombas en un factor de aproximadamente 1000. Combinado con otros dos estándares cuánticos, ahora es posible medir pequeñas corrientes con un nivel de precisión sin precedentes.

En su trabajo, Los físicos de PTB han demostrado que las bombas controladas de un solo electrón proporcionan una realización del amperio considerablemente más precisa de lo que permite la definición de amperios convencional. "Siendo por el momento, la bomba de un solo electrón funciona sin corrección. Sin embargo, la medición mostró que los errores son, Por supuesto, tan pequeño que el método de corrección también debería funcionar con estas bombas rápidas. Este es un verdadero hito hacia la nueva IS, "explica Franz Ahlers, jefe del Departamento de Metrología Cuántica Eléctrica de PTB. Parece que no quedan obstáculos para la redefinición del amperio, que está previsto para 2018. Dado que la redefinición solo provocará cambios muy pequeños en las unidades eléctricas, la revisión del SI no será notoria para la mayoría de los consumidores. Sin embargo, las cosas se ven ligeramente diferentes en campos como la micro y nanoelectrónica o en la metrología médica y ambiental. En áreas como estas, el nuevo amperio permitirá una calibración mucho más precisa de los instrumentos de medición.