abstract:

  전압과 저항의 단위 V와 Ω은 각각 조셉슨 효과와 양자홀 효과에 기초해서 정의되어 있다. 즉 전압과 저항의 크기는 각각 V=nf/KJ, R=RK/n 으로 정의된다 (여기서 KJ=2e/h, RK=h/e2, e=전자의 전하량, h=Plank 상수, n=자연수, f=주파수). 전류의 단위 A는 현재 이에 상응하는 양자 도량형 단위가 성립되어 있지 않은데, 단전자 펌프 소자(single electron pump)에서 유도되는 전류의 크기(I=nef)를 이용하여 전류의 단위 A를 새롭게 정의하고자 하는 노력이 진행되고 있다. 이에 대한 연구 결과를 소개한다. 전류의 단위 A가 I=nef로 새롭게 정의되면, 단전자 펌프 소자, 양자홀 저항, 조셉슨 전압기 등 세 개의 양자 표준기가 상호간에 R=V/I 이라는 Ohm의 관계식을 만족해야 한다. 이와 같이 전압, 저항, 전류 표준의 상호 일치성이 검증되어야, 비로소 양자 전기 표준이 완성된다. 이것이 소위 ‘양자 도량형 삼각형 (quantum metrology triangle, QMT)의 완성’이다. QMT 검증을 위해서 요구되는 단전자 펌프의 출력은 nA크기이고 불확도 10-8이다.