一种新的安培标准：LNE在计量学领域取得重大进展

2018年，国际单位制（SI）的基本单位通过设定七个物理常数的数值来定义。安培作为电气测量的基本单位，如今与基本电荷e联系在一起。此前，自1948年以来，其定义基于安培定理，该定理将电流单位与牛顿（力的单位）联系在一起。当时的标准需要进行电机械实验，无法达到国家计量院提出的安培实现不确定度要求。因此，几十年来，电流测量一直与电容、电压和电阻测量挂钩，而这些测量的最佳不确定度在10⁻⁸甚至更低的范围内。电流测量的溯源链因此是间接的、漫长且复杂的，最终限制了安培实现的不确定度在10⁻⁶。

随着纳米技术在电子学中的兴起，世界各地的研究人员一直在努力开发电流生成系统，使计量学家能够逐个控制电子的传输，从而根据其定义，通过确定的电子流来实现安培。然而，这些“单电子”系统只能产生非常微弱的电流，低于纳安培，其量化仅能以超过10⁻⁷的不确定度进行，而目前的需求是10⁻⁸。

为了达到安培实现的这种不确定度，LNE的“基础电学”团队自2016年起另辟蹊径，开发了一种实验，直接将欧姆定律应用于由约瑟夫森效应和量子霍尔效应实现的量子电压和电阻标准。自2019年SI 2018定义生效以来，这两种量子现象直接从普朗克常数和基本电荷中实现伏特和欧姆。因此，LNE开发的实验现在利用可编程量子电流发生器（PQCG）实现了安培的定义。

目前，该基础设施包含五个连接的量子设备，以实现电流标准。2024年的测量结果证明了量子电流生成系统的显著改进。2025年2月10日在《自然》杂志上发表的文章展示了这些新成果。

 LNE的PQCG能够在宽广的电流值范围内产生电流，通常在1微安到几毫安之间，并且具有改进的安培溯源性，使其成为当今独一无二的初级计量设备。