芬蘭阿爾托大學、量子計算公司IQM與芬蘭國家技術研究中心團隊合作，首次測得低於1澤焦耳（10-21焦耳）的能量信號，測到的0.83澤焦耳，刷新了人類直接熱測量靈敏度紀錄。這一突破為量子計算信息讀取以及暗物質探測提供核心技術支撐，並為未來實現單個光子計數鋪平道路。相關成果發表於新一期《自然·電子學》。

在量子世界，能量尺度極其微小，測量遠比“發射信號、讀取結果”復雜得多。科學家不斷提升探測精度，以識別和測量光子等極微弱信號。測量越精確，越有助於提升量子技術水平，也越有望捕捉暗物質候選粒子軸子產生的微弱信號。

此次，研究團隊開發了一種新型超低溫量熱計，並向其中注入極微弱的微波脈沖。該裝置由超導體和普通導體組成，微波在超導體中幾乎無損傳播，而進入普通導體后則轉化為熱量。超導狀態對溫度變化極其敏感，即使極微弱的熱擾動，也會導致超導性能發生變化，從而實現對超低能量信號的探測。

最終，團隊探測到僅0.83澤焦耳的電磁脈沖。作為直觀比較，這相當於在地球重力作用下，將一個紅細胞向上移動1納米所需的能量。團隊表示，這是量熱測量設備首次突破澤焦耳門檻，創下世界紀錄。

研究團隊表示，這一技術的最大意義在於，它讓量熱計有望實現對單個光子的直接探測。單光子探測是量子通信、量子計算和精密天文觀測中的關鍵能力，也是暗物質軸子搜尋的重要基礎。

與傳統探測器相比，該裝置還能在量子比特運行所需的毫開爾文極低溫環境中直接工作，這意味著無需升高設備溫度，也無需放大量子比特的測量信號，從而減少對量子系統的干擾。未來，它有望成為量子計算機讀取量子比特狀態的組件之一。（記者張佳欣）