Tekst: EGON ASTRA, TOOMAS KÜBARSEPP, ANDREI POKATILOV, MATT RAMMO, MEELIS-MAIT SILDOJA
Kuvand metroloogist kui sinises kitlis isikust, kes askeldab ringi kaalupommidega, on visa kaduma, ehkki ka mõõteteadusega tegelejate seas on nobeliste. Näiteks 1920. aastal sai Charles Édouard Guillaume, omaaegne rahvusvahelise kaalude ja mõõtude büroo direktor (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM), Nobeli auhinna nikli ja terase sulamite (invar, elinvar) leiutamise ja omaduste uurimise eest. Tänu Guillaume’i uuringutele paranes navigatsioon, sest invarit, millel on nullilähedane soojuspaisumistegur, hakati kasutama laevade kronomeetrites, kus ühtlast temperatuuri on väga keeruline hoida.
BIPM avaldas 2019. a kauakestva rahvusvahelise koostöö tulemusena rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi SI uued definitsioonid, mille järgi kõik seitse põhiühikut rajanevad füüsikaliste põhikonstantide fikseeritud arvväärtustel. Uurides ja rakendades kvantfüüsikalisi nähtusi, võimaldavad fikseeritud väärtused täpselt väljendada põhiühikute arvväärtusi.
Kvantfüüsikalistel nähtustel põhinevad mõõtemeetodid on kvanttehnoloogia arengu alus. Kvantarvutid, eri rakendused kvantsides, uuenduslikud sensorid, arenev meditsiinitehnoloogia ja aja ülitäpne mõõtmine tuginevad meie võimele mõista kvantfüüsikalisi nähtusi ning seeläbi arendada välja veel täpsemaid mõõtemeetodeid. Peale selle on kvantmetroloogiat vaja tõestamaks hüpoteesi – kas väidetav protsess rajaneb tõepoolest kvantnähtustel –, mille saab seejärel teoorias ja praktikas kasutusele võtta. Kvantmetroloogiaga tegeletakse ka Eestis, täpsemalt ASis Metrosert, mis etendab Eesti metroloogia keskasutuse osa.
Üksikute footonite püüdmine
Metrosert võttis kvantmetroloogiaga süvenenumalt käsile rahvusvahelises projektis „Üksikute ja põimitud footonite allikad kvantmetroloogia tarbeks“ (Single- and entangled photon sources for quantum metrology; EURAMET/EMPIR 20FUN05, 2021–2024). Projekti viis Metrosert ellu koostöös KBFI, Aalto ülikooli, Tšehhi metroloogiainstituudi (CMI), Berliini tehnikaülikooli (TUB) ja Erlangen-Nürnbergi Friedrich-Alexanderi ülikooliga (FAU), saavutades suutlikkuse mõõta üksikute footonite voogusid 200 – 10 000 kcps (tuhat loendamist sekundis) täpsusega ±10 kuni ±2%. Selline nivoovahemik lubab uurida valdavat osa üksikute footonite allikaid ja kalibreerida laviin-detektoreid, mis on vajalikud arendamaks kvanttehnoloogilisi seadmeid.