约瑟夫森电压标准系统

最近，中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家实验室刘伍明研究组在光与物质相互作用领域取得重要进展。他们发现在包含自旋为2的冷原子玻色—爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱中可以产生一种新颖的量子效应—非阿贝尔约瑟夫森效应（Non-Abelian Josephson effect），并进一步设计了相干物质波干涉器件。这项新的研究工作对于进一步认识新奇量子现象，特别是玻色—爱因斯坦凝聚系统的新型量子效应具有非常重要的意义。 研究光与物质相互作用以及揭示新奇量子现象，并利用其奇异性质设计新型的量子器件，是人们长期以来一直感兴趣的问题，例如1997年度诺贝尔物理学奖授予美国斯坦福大学朱棣文教授、美国标准与技术研究院菲利普斯博士和法国巴黎高师科昂－塔诺季教授，以表彰他们发明了用激光冷却来俘获原子的方法。2001年度诺贝尔物理学奖授予美国标准与技术研究院科纳尔博士和威依迈博士、麻省理工学院凯特纳教授，以表彰他们实现碱性原子的玻色—爱因斯坦凝聚，揭示了一种新的物质状态。约瑟夫森效应是玻色—爱因斯坦凝聚、超导、超流系统中出现的新奇量子现象。1973年诺贝尔物理学奖授予英国剑桥大学约瑟夫森博士，以表彰他对穿过隧道壁垒的超导电流所作的理论预言：对于超导体—绝缘层—超导体互相接触的结构，只要绝缘层足够薄，超导体内的电子对就有可能穿透绝缘层势垒，即约瑟夫森效应。作为一种宏观量子效应，约瑟夫森效应不仅具有重要的科学意义，而且有广泛的实际应用，例如制作超导量子干涉器件。刘伍明研究组自1999年以来一直致力于光与物质相互作用的研究，并取得了一些重要研究成果，曾先后在 Physical Review Letters 上发表论文 9 篇，其中单篇被SCI论文引用超过100 次的有2篇。 博士生齐燃、余小鲁、研究员刘伍明与中山大学李志兵教授合作，他们发现在包含自旋为2的冷原子玻色—爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱中可以产生一种新颖的量子效应—非阿贝尔约瑟夫森效应（Non-Abelian Josephson effect），并进一步设计了可以观察这种非阿贝尔约瑟夫森效应的真实物理系统。相对于阿贝尔情况，非阿贝尔约瑟夫森效应具有不同的密度和自旋隧穿特征。他们获得了表征非阿贝尔约瑟夫森效应的特征量—自旋为2的冷原子玻色—爱因斯坦凝聚体的两个光学势阱之间不同量子态的赝戈德斯通模（Pseudo Goldstone modes），并给出了如何在实验上观察非阿贝尔约瑟夫森效应的方案。这项新的研究工作对进一步认识新奇量子现象，特别是玻色—爱因斯坦凝聚系统的新型量子效应具有非常重要的意义。 相关研究得到中国科学院、国家自然科学基金委员会和科技部的支持。这一研究成果已发表在2009年5月2日出版的Physical Review Letters 102，185301（2009）上。

TD1850 多用表校准系统产品概述TD1850 是一款宽量限、多量值、高精度的交直流标准源仪器，可精准输出交流电压 / 电流，直流电压 / 电流，准确度为 0.05 级，兼具电阻模拟和脉冲输出功能，是校准万用表及其他交直流电测仪表的理想仪器。参考标准：JJG 124-2005《电流表、电压表、功率表及电阻表检定规程》、JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》、JJF 1284-2011《交直流电表校验仪校准规范》( 同电测控【天恒测控前身】参与起草 ) 等。 功能特点● 交直流电量输出：电压最大达 1100 V，电流最大达 22 A 或 33 A ，F：DC，45 Hz ～ 1100 Hz。● 直流电阻模拟：10 Ω ～ 220 MΩ，连续可调；脉冲输出频率范围：1 Hz ～ 2 MHz。● 量值输出模式：具有标准源和调节输出源二种模式，方便数字表和模拟表的检定。● 量值调节方式：具有“定点输出、电位器调节、旋转编码器、步进调节”等多种方式。● 输出开关按键：通过一键操作可任意关闭或接通当前输出通道。● 负载能力优异：在满负荷条件下确保量值稳定准确，可覆盖电动系指针式表的检定。● 人机功能良好：大屏液晶显示，采用触摸加数字按键的操作模式，方便用户手动检表。● 钳形表校准 ( 选件 )：可配接 50 T 的线圈，最大产生 1100 At 的等效电流，用于校准钳形表。● 变送器检测 ( 选件 )：具有交直流变送器的二次直流信号测量的功能。● 专用软件 ( 选件 )：支持被检表的全自动或全自动校准，数据管理和证书导出。主要应用 ● 检定或校准 0.2 级及以下的交流电压表、电流表，直流电压表、电流表 ● 检定或校准 0.2 级及以下的多用表、万用表，0.5 级及以下的电阻表 ● 校准钳形表 ( 选件 )、校准交直流变送器 ( 选件 ) 功能特点 ● 电量输出：电压最大达 1100 V，电流最大达 22 A 或 33 A ，F：DC，45 Hz ～ 1100 Hz。 ● 电阻模拟：10 Ω ～ 220 MΩ，连续可调；脉冲输出频率范围：1 Hz ～ 2 MHz。 ● 输出模式：具有标准源和调节输出源二种模式，方便数字表和模拟表的检定。 ● 调节方式：具有“定点输出、电位器调节、旋转编码器、步进调节”等多种方式。 ● 输出开关：通过一键操作可任意关闭或接通当前输出通道。 ● 负载能力：在满负荷条件下确保量值稳定准确，可覆盖电动系指针式表的检定。 ● 人机功能：大屏液晶显示，采用触摸加数字按键的操作模式，方便用户手动检表。 ● 钳形表校准 ( 选件 )：可配接 50 T 的线圈，最大产生 1100 At 的等效电流，用于校准钳形表。 ● 变送器检测 ( 选件 )：具有交直流变送器的二次直流信号测量的功能。 ● 专用软件( 选件 )：支持被检表的全自动或全自动校准，数据管理和证书导出。 技术规格直流电压 / 电流输出输出特性： ● 直流电压输出范围：20 mV ～ 1100 V ● 直流电流输出范围：2 μA ～ 22 A 或 33 A ● 调节细度：0.002%*RG，6 位十进制显示 ● 保护功能：电压短路保护、电流开路保护、过载保护 ● 备注：① RD 为读数值，② RG为量程值，下同，③ 30 A 量程选件 交流电压 / 电流输出输出特性： ● 电压输出范围：20 mV ～ 1100 V ● 电流输出范围：0.2 mA ～ 22 A 或 33 A ● 调节细度：0.002%*RG，6 位十进制显示 ● 频率范围：45.0000 Hz ～ 1100.00 Hz，最佳准确度：± 0.01 Hz ● 保护功能：电压短路保护、电流开路保护、过载保护 ● 备注：④ 30 A 量程选件电阻模拟 R输出特性： ● 输出范围：10 Ω ～ 220MΩ ● 调节细度：0.002%*RG，6 位十进制显示 脉冲输出 ● 频率范围：1 Hz ～ 2 MHz ● 调节细度：0.001%*RG，6 位十进制显示 ● 最佳年准确度：± ( 0.002%*RD + 20 μHz ) ● TTL 电平；抖晃： 20 ns 直流小信号测量 (选件) ● 量程：1 V、10 V、1 mA、20 mA ● 测量范围：± ( 0 ～ 12 V )；± ( 0 ～ 24 mA ) ● 最佳年准确度：± ( 0.006%*RD + 0.004%*RG ) ● 备注：该功能用于测量变送器的二次直流信号 一般技术规格 ● 供电电源：AC ( 220 ± 22 ) V，( 50 ± 2 ) Hz ● 工作环境：0 ℃ ～ 40 ℃，20% ～ 85% RH，不结露 ● 储藏环境：-20 ℃ ～ 70 ℃， 85% RH，不结露 ● 装置尺寸：480 mm × 410 mm × 215 mm （长×宽×高） ● 装置质量：约 18 kg ● 通讯接口：RS232

日前，由中国计量科学研究院承担的“可编程约瑟夫森量子电压基准研究”课题顺利通过项目验收。该项目课题建立了基于可编程约瑟夫森结阵的量子电压基准装置，实现了直流1伏电压的测量不确定度1.9×10-9、交流幅值1伏电压（60Hz）的测量不确定度3.1×10-6，技术指标达到国际先进水平。　　据悉，该项目课题是国家“十一五”科技支撑计划重点项目“以量子物理为基础的现代计量基准研究”项目中的一项。“以量子物理为基础的现代计量基准研究”项目是为应对国际单位制重大变革而设立的国家“十一五”科技支撑计划重点项目，项目分9个课题执行，内容分别涵盖了普朗克常数、精细结构常数等4项基本物理常数的精密测量及量子质量基准、量子电压基准等9套量子基准的研究。“可编程约瑟夫森量子电压基准研究”是该项目中第一个申请验收的课题。9 H# H! ?- U F　　项目课题组经过3年多的研究，自主研发了低损耗微波传输系统、低热电势精密自动开关和高速结阵激励系统，大大减少了系统的噪声，建立了基于可编程约瑟夫森结阵的量子电压基准装置，使我国的量子计量基准研究又往前迈进了重要的一步。$ ^; o" b4 [; N) X$ K　　据该课题负责人、中国计量科学研究院电学与量子研究所研究员高原介绍，在国际计量单位改用自然常数重新定义的改制进程中，电压基准研究的不确定度水平与7个国际单位制基本量中的两个基本量密切相关。一个是电流的单位“安培”，另一个是质量的自然基准“千克”，课题工作的成功将对这两个基本单位的重新定义发挥重要作用。 　高原介绍，其中，电流的单位“安培”是国际单位制7个基本量中惟一的与电磁量有关的基本单位，国际上常用的复现电流单位的方法是根据电学中的欧姆定律，即用电压和电阻两个电学量导出电流。因此在实际量值传递中，电压和电阻起到了电学基本量的作用，用于保存和复现电流量值。