NTT于2016年7月5日宣布，與英國國家物理實驗室(National Physical Laboratory，NPL)共同驗證了用硅晶體管制作的單電子轉(zhuǎn)移元件(逐一準確輸送每個電子的元件)，使該元件以1GHz高速工作，證實其在千兆赫茲范圍內(nèi)具有世界最高精度(9.2×10-7以下的錯誤率)。這一成果關(guān)系到對安培這一電流基本單位進行重新定義，而且還有望用于量子計量三角形的實驗，驗證基礎(chǔ)物理常數(shù)中不存在矛盾等，可為基礎(chǔ)物理領(lǐng)域做出重大貢獻。

使用硅晶體管的單電子轉(zhuǎn)移元件

安裝在NPL的高精度電流測量系統(tǒng)使用的樣品保持器上的NTT的硅單電子轉(zhuǎn)移元件

在國際單位制(SI)方面，業(yè)界于2011年提出了變更定義的方案，建議使用約化普朗克常數(shù)h及基本電荷e等自然不變量來重新定義。在這一重新定義中，作為電流基本單位的安培將被把以往為測定值的e改作固定值，根據(jù)電流標準來生成電流ef(f：頻率)進行設(shè)定。利用時鐘控制逐一準確輸送每個電子的單電子轉(zhuǎn)移元件有望作為最直接的電流標準使用。

此次NTT運用了長年積累的以晶圓級別制作納米級硅晶體管的技術(shù)。該技術(shù)能夠以出色的成品率制作具有雙層柵極和微細單電子島的構(gòu)造。將單電子島微細化后，電子的帶電能量就會變大，有望實現(xiàn)高精度的工作。通過向10納米級細線施加基于柵極電壓的封閉，實現(xiàn)了千兆赫茲范圍內(nèi)的高精度工作。

另外，此次還使用了NPL的高精度電流測量系統(tǒng)。通過比較單電子轉(zhuǎn)移電流與流過1GΩ高精度標準電阻的參照電流，實現(xiàn)了將不準確性降至10-6左右的高精度測定。與以往的評測相比，這種方法的錯誤率改善了兩位數(shù)。此外，上述雙方還利用該測量系統(tǒng)測量了由不同材料及不同研究機構(gòu)制作的元件，此次的成果還將為確認10-6級可變勢壘單電子轉(zhuǎn)移元件的普遍性做出貢獻。

為了實現(xiàn)具有實用性的電流標準，NTT和NPL今后將推進以更高精度的驗證為目標的舉措。具體而言，將與歐盟的量子電流標準項目合作，改進高精度測量系統(tǒng)并實施不準確性降至1×10-7左右的測定。另外，還將使用具備單電子級分辨率的電荷計來測量轉(zhuǎn)移的電子數(shù)量，由此實現(xiàn)以電流標準的目標值、即1×10-8以下的錯誤率為目標的高精度評測，同時還將尋找6.5GHz高速工作時精度下降的原因，力爭實現(xiàn)最高速時的高精度工作。