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

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Jukka Pekola, kuva: Riitta Supperi, Suomen Kulttuurirahasto
Palkinnot ja tunnustukset Julkaistu:

Jukka Pekolalle Suomen Kulttuurirahaston palkinto – ”kvantti kiinnostaa tiede- tai scifi-maailmaa laajemmin”

Professori Jukka Pekola saa Suomen Kulttuurirahaston palkinnon kvanttiteknologiatutkimuksen pitkäaikaisesta edistämisestä ja osallistumisesta ihmiskunnan haasteiden ratkaisemiseen.
Cone Calorimeter Testing
Tutkimus ja taide Julkaistu:

BIOSUOJA-hanke pelastaa ihmishenkiä kehittämällä biopohjaisia palonestopinnoitteita

Lahjakas ryhmä nuoria tutkijoita pyrkii tekemään puusta myrkyttömiä palonestoaineita.
Kuvassa näkyy ruokalista, johon eri aterioiden CO2-päästöt on merkitty värikoodilla ja euromääräisrellä hinnalla.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkimus: Hiilijalanjäljen merkitseminen vaikuttaa joukkoruokailijoiden valintoihin – myös merkitsemistavalla on väliä

Saksassa toteutettu tuore tutkimus osoittaa, että opiskelijaravintolan asiakkaat valitsivat vähäpäästöisempiä aterioita, kun heille kerrottiin eri ateriavaihtoehtojen hiilijalanjälki. Vaikutus oli suurin, kun hiilijalanjälki kerrottiin liikennevalo-värikoodin ja euromääräisen hinnan yhdistelmänä. Tutkijan mukaan asia kannattaisi huomioida myös Suomessa, missä joukkoruokailu on erityisen suosittua.
The magnetic properties of a material can affect how it interacts with light.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijoille läpimurto: Yksisuuntaisen lasin kehitys vihdoin mahdollista

Tutkijat kehittivät uuden metamateriaalin, joka voi toimia monenlaisten teknologisten innovaatioiden pohjana.