日前，由中國計量科學研究院承擔的“可編程約瑟夫森量子電壓基準研究”課題順利通過項目驗收。該項目課題建立了基于可編程約瑟夫森結陣的量子電壓基準裝置，實現了直流1伏電壓的測量不確定度1.9×10-9、交流幅值1伏電壓（60Hz）的測量不確定度3.1×10-6，技術指標達到國際先進水平。

      據悉，該項目課題是國家“十一五”科技支撐計劃重點項目“以量子物理為基礎的現代計量基準研究”項目中的一項。“以量子物理為基礎的現代計量基準研究”項目是為應對國際單位制重大變革而設立的國家“十一五”科技支撐計劃重點項目，項目分9個課題執行，內容分別涵蓋了普朗克常數、精細結構常數等4項基本物理常數的精密測量及量子質量基準、量子電壓基準等9套量子基準的研究。“可編程約瑟夫森量子電壓基準研究”是該項目中第一個申請驗收的課題。

      項目課題組經過3年多的研究，自主研發了低損耗微波傳輸系統、低熱電勢精密自動開關和高速結陣激勵系統，大大減少了系統的噪聲，建立了基于可編程約瑟夫森結陣的量子電壓基準裝置，使我國的量子計量基準研究又往前邁進了重要的一步。

      據該課題負責人、中國計量科學研究院電學與量子研究所研究員高原介紹，在國際計量單位改用自然常數重新定義的改制進程中，電壓基準研究的不確定度水平與7個國際單位制基本量中的兩個基本量密切相關。一個是電流的單位“安培”，另一個是質量的自然基準“千克”，課題工作的成功將對這兩個基本單位的重新定義發揮重要作用。

      高原介紹，其中，電流的單位“安培”是國際單位制7個基本量中惟一的與電磁量有關的基本單位，國際上常用的復現電流單位的方法是根據電學中的歐姆定律，即用電壓和電阻兩個電學量導出電流。因此在實際量值傳遞中，電壓和電阻起到了電學基本量的作用，用于保存和復現電流量值。

      “可編程約瑟夫森量子電壓基準研究”將直流電壓量值傳遞的不確定度技術指標從1×10-8提高到1×10-9的量級，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量復現的不確定度指標也隨之提高了近一個數量級。

      另外，在國際計量單位量值改制進程中，質量自然基準的建立至關重要。在功率天平方案中，質量與電壓的平方成正比，因此電壓測量的不確定度將對質量測量的不確定度產生兩倍的影響。可編程約瑟夫森量子電壓基準保證電壓測量的不確定度的提高，保證了質量自然基準測量的不確定度進入1×10-8的量級，從而提高我國在國際計量單位量值改制過程中的話語權。