Uutiset

Kohti hiilipohjaisia kvanttitietokoneita – tutkijat etsivät grafeenista vaihtoehtoa kubittien materiaaliksi

Tutkijat osoittivat, että magneettisuus ja suprajohtavuus voivat esiintyä samaan aikaan grafeenissa. Tämä mahdollistaa grafeeniin pohjautuvat topologiset kubitit.
A cartoon showing a graphene lattice with a strip of blue in the middle representing the topological superconductor
Tutkijat yhdistivät grafeenin kidevirheistä aiheutuvan magneettisuuden sekä grafeenin pinnalle kerrostettujen pienenpienten metallisaarekkeiden vaikutuksesta muodostuvan suprajohtavuuden. Kuva: Jose Lado, Aalto-yliopisto.

Kvanttitilojen tulee säilyä riittävän pitkään, jotta niillä voi toteuttaa kvanttilaskentaa. Topologiset kubitit ovat kiinnostava vaihtoehto tulevaisuuden kvanttitietokoneisiin, koska ne eivät ole yhtä herkkiä ympäristön häiriötekijöille kuin perinteiset kubitit.

Nyt Espanjan AUM-yliopiston, Ranskan kansallisen CNRS-tutkimuskeskuksen ja Portugalin INL-nanotutkimuslaboratorion kokeelliset tutkijat ovat Aallon professori Jose Ladon teoreettisen osaamisen tuella onnistuneet ottamaan ensimmäisen askeleen kohti grafeenista tehtyjä topologisia kubitteja.

”Osoitimme, että topologinen suprajohtavuus on mahdollista. Kvanttimaailman kaksi tärkeää ominaisuutta, suprajohtavuus ja magneettisuus, voivat esiintyä grafeenissa samaan aikaan”, Jose Lado sanoo.

Normaalisti magneettisuus ja suprajohtavuus eli sähkövastuksen katoaminen ovat toisensa poissulkevia ilmiöitä.

Tutkijat saivat läpimurron aikaan yhdistämällä grafeenin kidevirheistä aiheutuvan magneettisuuden sekä grafeenin pinnalle kerrostettujen pienenpienten metallisaarekkeiden vaikutuksesta muodostuvan suprajohtavuuden.

Tutkijat päätyivät yhdestä hiiliatomikerroksesta koostuvaan grafeeniin, koska se on helposti hallittava ja yleinen materiaali, ja sitä pidetään tärkeänä kvanttiteknologioiden näkökulmasta. Aalto-yliopiston tutkijat ovat aikaisemmin onnistuneet muun muassa saamaan aikaan kvanttilomittumista kerrostamalla grafeeni- ja suprajohde-elektrodeja sekä luomaan uuden, kvanttitietokoneisiin riittävän nopean säteilyilmaisimen grafeenipalasta.

Tutkijat onnistuivat kokeellisesti hallitsemaan tarkasti suunniteltua ja teoreettisesti mallintamaansa systeemiä, ja sen avulla havaitsemaan grafeenissa samanaikaisesti sekä magneettisuuden että suprajohtavuuden. Topologisten suprajohtavien materiaalien aikaansaaminen vaatii lisäksi, että magneettisuutta ja suprajohtavuutta pystytään kontrolloimaan ja hienosäätämään.

”Tässä tutkimuksessa emme vielä pystyneet havaitsemaan topologista suprajohtavuutta, mutta jatkamme tutkimusta kohti hiilipohjaisia topologisia kubitteja”, Lado sanoo.

Tutkimus voi avata väylän kohti topologisia ja hiilipohjaisia kvanttitietokoneita.

Viime vuonna ryhmä Aalto-yliopiston ja Tampereen yliopiston teoreettisia ja kokeellisia fyysikoita onnistui ensimmäistä kertaa luomaan topologisen suprajohteen yhdistämällä hyvin ohuen kerroksen suprajohtavaa ja magneettista materiaalia.

Lisätietoa:

Artikkeli: Observation of Yu-Shiba-Rusinov states in superconducting graphen

Lisätietoja:

Jose Lado

Jose Lado

Assistant Professor
T304 Dept. Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Slush
Mediatiedotteet Julkaistu:
An artistic rendition of quantum entanglement. Image: Heikka Valja
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat loivat täysin uudenlaisen kvanttitilan, jota voi hyödyntää kvanttimateriaaleissa ja kvanttitietokoneiden kubiteissa

Tutkijat yhdistivät kaksi äärimmäisen ohutta materiaalikerrosta ja havaitsivat kvanttilomittuneen tilan, jossa elektronit käyttäytyivät samoin kuin harvinaisissa maametalliyhdisteissä.
Foresail-1-satelliitti avaruudessa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kohti kestävämpää avaruustutkimusta – Foresail-1-satelliitti laukaistaan keväällä 2022

Foresail-1 on Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön ensimmäinen satelliitti. Huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita tavoitteinaan kehittää entistä kestävämpiä piensatelliitteja, jotka eivät muutu avaruusromuksi.
Helsingin kaupungin 3D-malli Carla-simulaattorissa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Ainutlaatuinen virtuaalilaboratorio ennustaa ja ratkoo kaupunkiliikenteen ympäristövaikutuksia

Suomen tekoälykeskus FCAI:n tutkijat alkavat kehittää kestävämpää älyliikennettä tuomalla yhteen simulaattoreita eri aloilta.