論文の概要: A unified realization of electrical quantities from the quantum International System of Units

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.00200v3
• Date: Tue, 12 Aug 2025 14:04:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-13 14:32:15.765457
• Title: A unified realization of electrical quantities from the quantum International System of Units
• Title（参考訳）: 量子単位系からの電気量の統一的実現
• Authors: Linsey K. Rodenbach, Jason M. Underwood, Ngoc Thanh Mai Tran, Alireza R. Panna, Molly P. Andersen, Zachary S. Barcikowski, Shamith U. Payagala, Peng Zhang, Lixuan Tai, Kang L. Wang, Dean G. Jarrett, Randolph E. Elmquist, David B. Newell, Albert F. Rigosi, David Goldhaber-Gordon,
• Abstract要約: 本稿では,量子異常ホール抵抗 (QAHR) とプログラム可能なジョセフソン電圧標準 (PJVS) を1つのクライオスタットに統合することにより,Volt,ohm,ampereの統一的な実現を報告する。 我々のシステムは0.24mVから6.5mVまでの量子電圧出力を持ち、相対的不確かさが組み合わさって3$mu$V/Vになる。 我々は9.33 nAから252 nAの範囲の電流を決定し、最低不確実性は83.9 nAの4.3$mu$A/Aである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5913164526302932
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the revised International System of Units (SI), the ohm and the volt are realized from the von Klitzing constant and the Josephson constant, and a practical realization of the ampere is possible by applying Ohm's law directly to the quantum Hall and Josephson effects. As a result, it is possible to create an instrument capable of realizing all three primary electrical units, but the development of such a system remains challenging. Here we report a unified realization of the volt, ohm, and ampere by integrating a quantum anomalous Hall resistor (QAHR) and a programmable Josephson voltage standard (PJVS) in a single cryostat. Our system has a quantum voltage output that ranges from 0.24 mV to 6.5 mV with combined relative uncertainties down to 3 $\mu$V/V. The QAHR provides a realization of the ohm at zero magnetic field with uncertainties near 1 $\mu\Omega$/$\Omega$. We use the QAHR to convert a longitudinal current to a quantized Hall voltage and then directly compare that against the PJVS to realize the ampere. We determine currents in the range of 9.33 nA to 252 nA, and our lowest uncertainty is 4.3 $\mu$A/A at 83.9 nA. For other current values, a systematic error that ranges from -10 $\mu$A/A to -30 $\mu$A/A is present due to the imperfect isolation of the PJVS microwave bias.
• Abstract（参考訳）: 改訂された国際単位系(SI)では、オームとボルトはフォン・クリトジング定数とジョセフソン定数から実現され、オームの法則を量子ホールとジョセフソン効果に直接適用することにより、アンペアの実践的な実現が可能となる。 結果として、3つの一次電気ユニットを全て実現できる装置を作成することができるが、そのようなシステムの開発は依然として困難である。 本稿では,量子異常ホール抵抗 (QAHR) とプログラム可能なジョセフソン電圧標準 (PJVS) を1つのクライオスタットに統合することにより,ボルト,オーム,アンペアの統一的な実現を報告する。 我々のシステムは0.24mVから6.5mVまでの量子電圧出力を持ち、相対的不確かさは3$\mu$V/Vまで減少する。 QAHR は 1$\mu\Omega$/$\Omega$ に近い不確実性を持つゼロ磁場におけるオームの実現を提供する。 我々は、QAHRを用いて長手電流を量子化ホール電圧に変換し、それをPJVSと直接比較してアンペアを実現する。 我々は9.33 nAから252 nAの範囲の電流を決定し、最低不確実性は83.9 nAの4.3$\mu$A/Aである。 他の現在の値に対して、PJVSマイクロ波バイアスの不完全孤立のため、-10$\mu$A/Aから-30$\mu$A/Aまでの系統誤差が存在する。

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