Quantum Computing and Devices (QCD)
We have a major effort on experimental low-temperature physics, but we also carry out computational and theoretical work down to fundamental quantum mechanics.
Kvanttiennätys: kubitti pysyi koherenttina millisekunnin ajan
Kvanttilaskennan tehokkuusloikkaa ennakoivan tuloksen tekijät kannustavat muita tutkimusryhmiä toisintamaan kokeen.
Heinäkuun 8. päivänä vuonna 2025 Aalto-yliopiston fyysikot julkaisivat tutkimuksen, joka ylitti merkittävästi aiemmat kubittien koherenssia mittaavat tulokset. Millisekunnin haamurajan ylittänyt mittaustulos on merkittävä loikka kvanttiteknologian kehityksessä, sillä aikaisemmissa samanlaisissa mittauksissa kubitit ovat pysyneet koherentteina vain 0,6 millisekuntia.
Kubitit ovat kvanttiteknologian rakennuspalikoita, joihin esimerkiksi kvanttilaskennan moninkertainen teho perustuu. Nykyisellään kubiteissa esiintyy paljon virheitä eivätkä ne toimi pitkään. Mitä kauemmin kubitti pysyy koherenttina, sitä enemmän kvanttitietokoneet ehtivät suorittaa laskutoimituksia. Pidempi koherenssiaika vähentää myös kvanttivirheiden korjaamiseen tarvittavia resursseja.
”Olemme juuri mitanneet transmon-tyyppiselle kubitille jopa millisekuntiin yltäneen koherenssiajan kaikumittauksessa. Ajan mediaani oli puoli millisekuntia”, sanoo väitöskirjatutkija Mikko Tuokkola, joka suoritti kokeen ja analysoi tulokset. Mediaaniarvo on erityisen tärkeä, sillä sekin ylittää kaikki aiemmat vastaavat tulokset.
Tutkimus on juuri julkaistu arvostetussa Nature Communications -lehdessä: https://doi.org/10.1038/s41467-025-61126-0
Tutkijat raportoivat löytönsä niin perusteellisesti kuin mahdollista, jotta tutkimusryhmät ympäri maailmaa voivat toisintaa kokeen.
Suomi kvanttikehityksen aallonharjalla
Aallossa Tuokkolan tutkimusta ohjasi tutkijatohtori Yoshiki Sunada. Hän myös valmisti ennätyksessä käytetyn kvanttisirun ja rakensi mittauslaitteiston.
”Onnistuimme toistettavasti valmistamaan korkealaatuisia transmon-kubitteja. Se, että tämä saatiin aikaan akateemiselle tutkimukselle tarkoitetussa puhdastilassa, on osoitus Suomen johtavasta asemasta kvanttitieteessä ja -teknologiassa”, sanoo nykyään Stanfordin yliopistossa Yhdysvalloissa työskentelevä Sunada.
Ennätyksellinen mittaustulos on Aalto-yliopiston Teknillisen fysiikan laitoksen Kvanttilaskennan ja -laitteiden -tutkimusryhmän ansiota. Ryhmä kuuluu Suomen akatemian Kvanttiteknologian huippuyksikköön ja Suomen kvanttilippulaivaan.
Tutkijat valmistivat kokeessa käytetyn kubitin Teknologian tutkimuskeskus VTT:n tekemän suprajohtavan filmin avulla. Lisäksi tutkijat hyödynsivät Suomen kansalliseen nano-, mikro- ja kvanttiteknologian tutkimusinfrastruktuuri OtaNanoon kuuluvia Micronovan puhdastiloja.
”Tämä tulos on merkkipaalu, joka vahvistaa Suomen johtavaa asemaa alalla ja laajentaa käsitystämme siitä, mitä tulevaisuuden kvanttitietokoneilla voi tehdä”, sanoo tutkimusryhmän johtaja, kvanttiteknologian professori Mikko Möttönen.
Kvanttitietokoneiden kehitys vaatii vielä loikkia monilla osa-alueilla. Tulevaisuudessa työn keskiössä on esimerkiksi kvanttilaskennan häiriöiden torjunta sekä kubittien lukumäärän kasvattaminen ja niiden koherenssiajan parantaminen. Tutkimusryhmään on juuri avattu haku kokeeneen tutkijan ja kahden tutkijatohtorin palkkaamiseksi, jotta näitä tulevaisuuden läpimurtoja saavutettaisiin nopeammin.
Aalto-yliopiston Quantum Computing and Devices (QCD) -tutkimusryhmän tuoretta dataa, joka osoittaa 2,9 gigahertzin taajuudella toimivan planaarisen transmonikubitin energian hajoamisaikojen T1 [sininen väri kohdissa (b) ja (e)] ja kaikujen koherenssiaikojen T2,echo [sininen väri kohdissa (a), (c), (d) ja (f)] mittaustulokset. Energian hajoamisaikojen ja kaikujen koherenssiaikojen mediaanit (vasemmassa ylä- ja keskipaneelissa) ovat noin puoli millisekuntia ja korkein tallennettu T2,echo = 1,06 ms (vasemmassa alapaneelissa).
Kuva: Mikko Tuokkola/Aalto-yliopisto.
Lisätietoja:
OtaNano
Otaniemen mikro- ja nanoteknologioiden infrastruktuuri OtaNano on kansallinen tutkimusinfrastruktuuri kilpailukykyisen tutkimuksen harjoittamiseen nanotieteiden ja -teknologian sekä kvanttiteknologioiden alalla.
InstituteQ - The Finnish Quantum Institute (ulkoinen linkki)
InstituteQ koordinoi kvanttitutkimusta, -koulutusta sekä -liiketoimintaa Suomessa
Lue lisää uutisia
Suomalaisia puupohjaisia innovaatioita esillä Lontoossa
Näyttely esittelee suomalaisia biotalouden ratkaisuja niin teollisuuden kuin kuluttajan arkeen. Origamipohjaiset FOLD-materiaalit tarjoavat kestävämpiä ratkaisuja pakkausten ohella myös moneen muuhun käyttötarkoitukseen.
Aalto-yliopiston taide ja muotoilu on maailman yhdeksänneksi paras
Kaikkiaan viisi Aallon alaa ylsi sadan parhaan joukkoon arvostetussa QS-vertailussa.
Startupit menestyvät vastatuulessakin – Aalto Startup Centerin nopean kasvun yritysten liikevaihto kasvoi 355 prosenttia kolmessa vuodessa
Aalto Startup Centeristä ponnistaneet kasvuyritykset jatkavat vahvaa kasvua haastavasta taloustilanteesta huolimatta. Nopeimmin kasvaneiden yritysten yhteenlaskettu liikevaihto nousi 56,95 miljoonaan euroon vuonna 2024.