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发表于 2025-3-5 10:51:06
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人类目前能够测量的最小电流和最小电压依赖于量子技术、低温环境和高精度仪器。以下是当前技术水平下的典型值：
最小电流
实验室极限：约 1 attoampere (aA)，即
1
×
1
0
−
18
1×10
−18
安培。
通过单电子晶体管（SET）或超导量子干涉器件（SQUID），可以探测到每秒仅几个电子的隧穿效应（单个电子电荷为
1.6
×
1
0
−
19
1.6×10
−19
库仑）。例如，每秒一个电子的隧穿对应电流
I
=
Q
/
t
=
1.6
×
1
0
−
19
 
A
≈
0.16
 
aA
I=Q/t=1.6×10
−19
A≈0.16aA。
实际应用：常规仪器（如皮安表）可测量至 femtoampere (fA) 级别（
1
×
1
0
−
15
1×10
−15
A），用于半导体或生物传感。
最小电压
实验室极限：约 1 picovolt (pV)，即
1
×
1
0
−
12
1×10
−12
伏特。
在超低温（接近绝对零度）和高阻抗条件下，利用超导电路或量子传感器（如约瑟夫森结）可突破经典噪声（约翰逊-奈奎斯特噪声）限制。例如，在毫开尔文温度和低带宽下，噪声电压可降至皮伏级别。
实际应用：商用纳伏表可测量 nanovolt (nV) 级别（
1
×
1
0
−
9
1×10
−9
V），用于材料科学或微弱信号检测。
关键技术与限制
量子效应：单电子隧穿、量子点、超导器件等技术突破经典物理极限。
噪声控制：低温环境（稀释制冷机）、电磁屏蔽和低带宽测量降低热噪声。
间接测量：通过磁场（SQUID）或频率转换提高灵敏度。
总结
最小电流：attoampere（
1
0
−
18
10
−18
A）量级，依赖单电子操控技术。
最小电压：皮伏（
1
0
−
12
10
−12
V）量级，需量子传感器与极端条件。
随着量子技术的发展，未来可能进一步逼近海森堡极限（量子力学允许的终极精度）。
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