日前，由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院承擔(dān)的“可編程約瑟夫森量子電壓基準(zhǔn)研究”課題順利通過(guò)項(xiàng)目驗(yàn)收。該項(xiàng)目課題建立了基于可編程約瑟夫森結(jié)陣的量子電壓基準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)了直流1伏電壓的測(cè)量不確定度1.9×10-9、交流幅值1伏電壓（60Hz）的測(cè)量不確定度3.1×10-6，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

      據(jù)悉，該項(xiàng)目課題是國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“以量子物理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)量基準(zhǔn)研究”項(xiàng)目中的一項(xiàng)?！耙粤孔游锢頌榛A(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)量基準(zhǔn)研究”項(xiàng)目是為應(yīng)對(duì)國(guó)際單位制重大變革而設(shè)立的國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目分9個(gè)課題執(zhí)行，內(nèi)容分別涵蓋了普朗克常數(shù)、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)等4項(xiàng)基本物理常數(shù)的精密測(cè)量及量子質(zhì)量基準(zhǔn)、量子電壓基準(zhǔn)等9套量子基準(zhǔn)的研究?！翱删幊碳s瑟夫森量子電壓基準(zhǔn)研究”是該項(xiàng)目中第一個(gè)申請(qǐng)驗(yàn)收的課題。

      項(xiàng)目課題組經(jīng)過(guò)3年多的研究，自主研發(fā)了低損耗微波傳輸系統(tǒng)、低熱電勢(shì)精密自動(dòng)開(kāi)關(guān)和高速結(jié)陣激勵(lì)系統(tǒng)，大大減少了系統(tǒng)的噪聲，建立了基于可編程約瑟夫森結(jié)陣的量子電壓基準(zhǔn)裝置，使我國(guó)的量子計(jì)量基準(zhǔn)研究又往前邁進(jìn)了重要的一步。

      據(jù)該課題負(fù)責(zé)人、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院電學(xué)與量子研究所研究員高原介紹，在國(guó)際計(jì)量單位改用自然常數(shù)重新定義的改制進(jìn)程中，電壓基準(zhǔn)研究的不確定度水平與7個(gè)國(guó)際單位制基本量中的兩個(gè)基本量密切相關(guān)。一個(gè)是電流的單位“安培”，另一個(gè)是質(zhì)量的自然基準(zhǔn)“千克”，課題工作的成功將對(duì)這兩個(gè)基本單位的重新定義發(fā)揮重要作用。

      高原介紹，其中，電流的單位“安培”是國(guó)際單位制7個(gè)基本量中惟一的與電磁量有關(guān)的基本單位，國(guó)際上常用的復(fù)現(xiàn)電流單位的方法是根據(jù)電學(xué)中的歐姆定律，即用電壓和電阻兩個(gè)電學(xué)量導(dǎo)出電流。因此在實(shí)際量值傳遞中，電壓和電阻起到了電學(xué)基本量的作用，用于保存和復(fù)現(xiàn)電流量值。

      “可編程約瑟夫森量子電壓基準(zhǔn)研究”將直流電壓量值傳遞的不確定度技術(shù)指標(biāo)從1×10-8提高到1×10-9的量級(jí)，這也意味著采用量子化霍爾電阻和量子電壓重新定義的電流測(cè)量復(fù)現(xiàn)的不確定度指標(biāo)也隨之提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí)。

      另外，在國(guó)際計(jì)量單位量值改制進(jìn)程中，質(zhì)量自然基準(zhǔn)的建立至關(guān)重要。在功率天平方案中，質(zhì)量與電壓的平方成正比，因此電壓測(cè)量的不確定度將對(duì)質(zhì)量測(cè)量的不確定度產(chǎn)生兩倍的影響?？删幊碳s瑟夫森量子電壓基準(zhǔn)保證電壓測(cè)量的不確定度的提高，保證了質(zhì)量自然基準(zhǔn)測(cè)量的不確定度進(jìn)入1×10-8的量級(jí)，從而提高我國(guó)在國(guó)際計(jì)量單位量值改制過(guò)程中的話(huà)語(yǔ)權(quán)。