یک نقطه عطف مهم در اندازهشناسی الکتریکی رقم خورد: نخستین مقایسه کلیدی استانداردهای ولتاژ جوزفسون برای ولتاژ متناوب (AC) با موفقیت میان دفتر بینالمللی اوزان و مقیاسها (BIPM) و مؤسسه ملی اندازهشناسی آلمان (PTB) انجام شد.
این مقایسه که در سال ۲۰۲۵ به پایان رسید، دامنههای ولتاژ 75/0 ولت و ۷ ولت را در بازه فرکانسی 5/62 هرتز تا 25/1 کیلوهرتز در بر گرفت و نشان داد که دو سامانه در سطح چند ده نانوولت بر ولت با یکدیگر توافق دارند.
این مقایسه گامی مهم در توسعه زیرساخت بینالمللی اندازهگیری کمیتهای الکتریکی به شمار میرود و از قابلیت ردیابی و همارزی اندازهگیریهای ولتاژ AC در بالاترین سطح پشتیبانی میکند. همچنین این اطمینان را تقویت میکند که اندازهگیریهای ولتاژ AC پدیدآوریشده در کشورهای مختلف سازگار، قابل مقایسه و متکی بر یک مرجع کوانتومی واحد هستند.
شکل- Stéphane Solve و Régis Chayramy (BIPM) در حال آمادهسازی و کار کردن با چیدمان اندازهگیری مورد استفاده در مقایسه کلیدی استانداردهای جوزفسون برای ولتاژ AC
مقایسه چطور انجام شد
این مقایسه با استفاده از یک منبع پایدار ولتاژ AC بهعنوان «استاندارد انتقالی» انجام شد که بهصورت متناوب توسط استانداردهای ولتاژ کوانتومی AC در PTB و BIPM اندازهگیری میشد. این استانداردهای کوانتومی، موج سینوسی تقریبزدهشده بهصورت پلهای را با همان فرکانس و همان مقدار مؤثر (RMS) نامی استاندارد انتقالی تولید کردند. اختلافهای بسیار کوچک ولتاژ میان استاندارد انتقالی و ولتمترهای کوانتومی AC با استفاده از یک نمونهبردار همزمانشده (سنکرون) اندازهگیری شد. این اختلافهای اندازهگیریشده، همراه با مقادیر ولتاژ کوانتیده قابل پیشبینی، امکان تعیین مقدار مؤثر (RMS) سیگنال استاندارد انتقالی را فراهم کرد.
نتایج
در هر دو دامنه ولتاژ و تقریباً در تمام فرکانسها، دو سامانه تطابق بسیار خوبی با اختلافهای نسبی در حد چند ده نانوولت بر ولت نشان دادند. این نتایج استحکام و بلوغ اندازهگیریهای ولتاژ AC مبتنی بر فناوری کوانتومی را تأیید میکند.
این دستاورد نشان میدهد که روشهای مبتنی بر اثر جوزفسون قادر به ارائه اندازهگیریهای ولتاژ AC بسیار قابل اعتماد و تجدیدپذیر هستند و برای مقایسههای کلیدی بینالمللی کاملاً مناسباند.
نتایج کامل این مقایسه در نشریه Metrologia منتشر شده و در دسترس است.
https://www.bipm.org/en/-/2026-01-15-first-successful-key-comparison-of-josephson-voltage-standards-for-ac-voltage-1
تهیه کننده: خانم پریسا سادات حسینیان، کارشناس مرکز اندازه شناسی، اوزان و مقیاسها