约瑟夫森量子电压基准装置

电压单位伏特是电学量中最重要的导出单位之一，直流电压基准是我国直流电压量值溯源的源头。2018年国际单位制重新定义，新定义将SI单位制中的4个基本物理单位用物理常数重新定义，国际单位制迈入了量子化的时代。我国的直流电压基准基于约瑟夫森效应，采用物理常数来复现和保存电压单位伏特。该装置可以进行电压量值传递、精密测量、量值比对和科学研究等工作，准确度可以达到10-9量级，可应用于精密仪器和各种直流电压基标准的精密校准测量以及国际比对。量子直流电压基准保证了我国电压单位量值与国际上电压单位的一致性，完成了两次国际关键比对：1995年底，该基准装置与国际计量局(BIPM)开展1伏直流量子电压基准的比对(BIPM-K10.a)，比对结果我国和国际计量局的量子电压基准所复现的1伏电压量值仅相差-0.1×10-10，相对不确定度1.1×10-10 (k=1)；2013年与BIPM在国家计量院现场进行了10伏量值的国际关键比对(BIPM-K10.b)，比对结果与BIPM的电压基准所复现的1伏电压量值仅相差-0.2×10-10，相对不确定度0.9×10-10 (k=1)，比对结果表明我国的直流电压基准技术指标达到国际领先水平。该装置研究项目分别于1999年和2003年获得国家科技进步二等奖。

图1：量子电压