Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Matti Partanen

Diplomi-insinööri Matti Partanen väittelee keskiviikkona 27.3.2019 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa salissa 255 R3, Rakentajanaukio 4 A, Espoo. Väitöskirjassa "Control of heat in superconducting microwave circuits" tutkittiin suprajohtavien mikroaaltopiirien lämmönsäätelymenetelmiä, joita voidaan hyödyntää kvanttimekaanisissa laitteissa kuten kvanttitietokoneessa.

Väitöskirjassa tutkittiin lämmönsiirtoa suprajohtavissa mikroaaltopiireissä, joita voitaneen tulevaisuudessa hyödyntää kvanttitietokoneiden ja muiden äärimmäistä tarkkuuta vaativien sovellusten rakennuspalikoina. Samalla kun kvanttimekaaniset ominaisuudet avaavat suunnattomia mahdollisuuksia laitteiden toiminnalle, niiden herkkyys aiheuttaa erityisiä haasteita. Yksi merkittävimmistä haasteista on ylimääräisen lämmön aiheuttamat häiriöt laitteiden toiminnassa. Jotta häiriöitä voitaisiin pienentää mahdollisimman paljon, tulee laitteiden lämmönsiirto suunnitella huolella. Tässä väitöskirjassa tutkittiin ja kehitettiin useita erilaisia menetelmiä erittäin matalissa lämpötiloissa toimivien suprajohtavien piirien lämmönsäätelyyn.

Väitöskirjassa toteutettiin kokeellisesti mahdollisimman tehokas lämmönsiirto säteilyhiukkasten eli fotonien avulla jopa metrin mittaisen mikroaaltolinjan kautta. Sen lisäksi jäähdytettiin mikroaaltovärähtelijöitä sieppaamalla fotoneita normaalimetallin, eristeen ja suprajohteen muodostaman tunneliliitoksen avulla. Kyseisiä tunneliliitoksia hyödynnettiin myös mikroaaltolähteinä. Lopuksi tutkittiin mahdollisimman tehokasta lämmönsiirtoa kahden mikroaaltovärähtelijän välillä.

Väitöskirjan tutkimustulokset omalta osaltaan edesauttavat suprajohtaviin mikroaaltopiireihin perustuvien laitteiden kehittämistä. Kvanttitietokoneilla voitaneen tulevaisuudessa ratkaista monia nykyisille tietokoneille mahdottomia tehtäviä, mistä olisi merkittävästi hyötyä esimerkiksi uusien lääkkeiden ja kestävien materiaalien kehityksessä. Siten kvanttiteknologioiden kehittämisellä tulee olemaan kauaskantoisia vaikutuksia monilla yhteiskunnan osa-alueilla.

Vastaväittäjä: Dr. Ioan Pop, Karlsruher Institut für Technologie, Saksa

Kustos: professori Jukka Pekola, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Elektroninen väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-8462-6