Investigadores de la Universidad Aalto y el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia han construido un bolómetro súper sensible, un tipo de detector de radiación térmica. El nuevo detector de radiación, hecho de una mezcla de oro y paladio facilita la medición de la intensidad de la radiación electromagnética en tiempo real. Los bolómetros se utilizan ampliamente en cámaras térmicas en la industria de la construcción y en satélites para medir la radiación cósmica.

Los nuevos desarrollos pueden ayudar a los bolómetros a encontrar su camino hacia las computadoras cuánticas. Si el nuevo detector de radiación logra funcionar tan bien en el espacio como en el laboratorio, También se puede utilizar para medir la radiación cósmica de fondo de microondas en el espacio con mayor precisión.

"El nuevo detector es extremadamente sensible, y su nivel de ruido:cuánto rebota la señal alrededor del valor correcto, es sólo una décima parte del ruido de cualquier otro bolómetro. También es cien veces más rápido que los anteriores detectores de radiación de bajo ruido, "dice Mikko Möttönen, quien trabaja como profesor adjunto de Tecnología Cuántica en la Universidad Aalto y VTT.

En primer lugar, el grupo de investigación construyó un detector de radiación de oro, pero se rompió en unas pocas semanas, porque el oro no es compatible con el aluminio que se utiliza como superconductor en el detector. Para superar esto, el grupo empezó a utilizar una mezcla de oro y paladio, que es muy duradero pero un material raro en los bolómetros.

"Además del material, el secreto del nuevo detector de radiación radica en su escala realmente pequeña. El nanocable que atraviesa el centro del detector de radiación tiene solo un micrómetro de largo, doscientos nanómetros de ancho y algunas decenas de nanómetros de espesor, "dice Roope Kokkoniemi, que estudió el bolómetro en la Universidad de Aalto.

Un bolómetro funciona midiendo el efecto de calentamiento de la radiación. Cuando un bolómetro se calienta, sus características eléctricas cambian, y esto se puede medir con alta precisión. Cuanto más pequeño es el bolómetro, se requiere menos radiación para calentarlo.

"Un detector de radiación pequeño tiene una capacidad calorífica baja, la radiación tan débil proporciona una señal más fuerte, "Explica Kokkoniemi.

Mejor proteccion

"Las computadoras cuánticas operan en criostatos, supercongeladores extremadamente fríos, en el que incluso la más mínima cantidad de exceso de radiación causa mucha perturbación. Como los nanobolómetros son muy sensibles, podrían medir convenientemente el nivel de exceso de radiación en el criostato para reducir la radiación a través de una mejor protección, "Dice Möttönen.

El bolómetro también podría usarse para leer el valor de bits cuánticos, o qubits. Sin embargo, para este propósito, el bolómetro tendría que ser aún más rápido.

"Para leer información cuántica en computadoras cuánticas superconductoras varias veces seguidas sin que se degrade entre ellas, el bolómetro tendría que ser unas cien veces más rápido, "Dice Möttönen.

Los amplificadores de microondas también se desarrollaron en la investigación. Su tarea es fortalecer la señal, pero también añaden ruido. El amplificador de microondas superconductor desarrollado por VTT logró reducir a la mitad el ruido del bolómetro en comparación con el mejor amplificador comercial utilizado.

El bolómetro fue desarrollado en el grupo de investigación Quantum Computing and Devices dirigido por Mikko Möttönen. El artículo fue publicado en Física de las comunicaciones revista el 11 de octubre.