Uutiset

Tutkijat kehittivät maailman tarkimman säteilyilmaisimen – nyt se räätälöidään osaksi kvanttitietokoneita

Aalto-yliopiston ja VTT:n kehittämää säteilyilmaisinta halutaan hyödyntää myös superpakastimissa ja terahertsikameroissa.
Physicists at Aalto University and VTT have developed a new detector for measuring energy quanta at unprecedented resolution. Photo: Aalto University
Aallon ja VTT:n tutkijoiden kehittämällä nanokokoisella säteilyilmaisimella voidaan mitata fotonien energiaa. Tavoitteena on määrittää kvanttitietokoneissa tarvittavien kubittien energiatila huomattavasti aiempaa tarkemmin ja nopeammin. Kuva: Aalto.

Syyskuussa 2020 Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijat paljastivat kehittäneensä huippunopean nanokokoisen säteilyilmaisimen, bolometrin, jonka nopeus oli riittävä kvanttitietokoneen kubittien lukemiseen.

Nyt professori Mikko Möttönen on tiiminsä ja yhteistyökumppaniensa kanssa saanut Jane ja Aatos Erkon säätiöltä ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiöltä Tulevaisuuden tekijät -ohjelman rahoituksen. Sen avulla he haluavat jalostaa bolometriteknologian osaksi paitsi kvanttitietokoneita myös superpakastimia ja terahertsikameroita. Kyseessä olisi ensimmäinen kerta, kun uutta bolometria hyödynnetään käytännön sovelluksissa.

Nanokokoisen bolometrin rakentaminen oli suuri urakka, Möttönen kertoo.

”Halusimme kehittää maailman parhaan säteilyilmaisimen. Meni seitsemän vuotta, että saimme sen toimimaan, ja kolme vuotta olemme vielä parannelleet sitä entisestään.”  

Kvanttitietokoneeseen vaadittava nopeus saavutettiin, kun ryhmä korvasi bolometrissa aiemmin käytetyn kultapalladiumin grafeenilla, grafeenipohjaisiin laitteisiin erikoistuneen professori Pertti Hakosen tiimin avulla.

”Nyt meidän on tarkoitus demonstroida ensimmäistä kertaa maailmassa kvanttibitin informaation lukemista säteilyilmaisimen avulla”, Möttönen sanoo.

Kohti teollista valmistusta

VTT on hankkeessa mukana viemässä ilmaisinten valmistusta yksittäisistä prototyypeistä kohti teollisempaa valmistusta. VTT:llä on kokemusta terahertsibolometreista ja grafeenista erityisesti Sanna Arpiaisen ja Joonas Goveniuksen tutkimusryhmissä, sekä aihepiiriin oma tutkimusprofessori Mika Prunnila.

”Sovellamme bolometrien valmistuksessa uusinta grafeeniteknologiaa, jota kehitetään esimerkiksi yhdessä eurooppalaisen puolijohdeteollisuuden kanssa”, VTT:n tutkimustiimin vetäjä Sanna Arpiainen kertoo.

Hankkeessa on tarkoitus tehdä myös yritysyhteistyötä superpakastimia eli kryostaatteja valmistavan Blueforsin ja terahertsikameroita valmistavan Asqellan kanssa.

Bolometri voi auttaa pääsemään eroon kvanttitietokoneita jäähdyttäviä kryostaatteja haittaavasta lämpösäteilystä.

”Nykyiset kryostaateissa olevat lämpömittarit mittaavat metallilevyjen lämpötilaa. Uusi, bolometriin perustuva lämpömittarityyppi mittaisi juuri kryostaatin sisällä olevan säteilyn lämpötilaa”, sanoo Möttönen.

Jäähdytetyt terahertsikamerat havaitsevat esimerkiksi ihmisestä lähtevää lämpösäteilyä.  Bolometrin avulla voitaisiin kehittää ensimmäistä kertaa lämpökameran kenno, joka havaitsee yksittäisiä fotoneja.

”Jos pystymme näkemään ja laskemaan yksittäiset terahertsifotonit, pääsemme eroon paljosta kohinasta ja saamme kameran kuvaa tarkemmaksi. Terahertsikameroita voi käyttää muun muassa turvasovelluksissa lentokentillä ja varastoissa”, Möttönen tarkentaa.

Möttönen’s Quantum Computing and Devices research group is a part of the Academy of Finland Centre of Excellence in Quantum Technology Finland (QTF), and InstituteQ, the Finnish Quantum Institute. Photo: Mikko Raskinen.
Kuva: Mikko Raskinen

Möttösen Kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmä on osa Suomen Akatemian Kvanttiteknologian huippuyksikköä (QTF) ja kansallista kvantti-instituuttia (InstituteQ). Näitä tahoja hankkeessa edustavat myös professori Pertti Hakosen ja professori Zhipei Sunin tutkimusryhmät. Muista Aallon professoreista on mukana Ville Viikari antennisuunnittelussa ja bolometrien lukupiirin optimoinnissa. Kokeissa hyödynnetään kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria.

Kansainvälisiä yhteistyökumppaneita ovat muun muassa professori David Haviland Kuninkaallisesta teknillisestä korkeakoulusta (KTH) ja professori Yannis Semertzidis Aksionien ja tarkkuusfysiikan tutkimuskeskuksesta (CAPP).

Lisätietoja:

Rajapyykki saavutettu - uusi säteilyilmaisin on riittävän nopea kvanttitietokoneisiin

VTT:n grafeeniteknologiaa kehitetään 2D-Experimental Pilot Line -hankkeessa

Tutustu muihin Tulevaisuuden tekijät -ohjelman hankkeisiin:

Schematic view of the entangled photon generator. Picture: Ethan D. Minot.

Mullistava valonlähde voi tuoda lisätehoa ja -turvaa kvantti-informaation siirtämiseen

Aalto-yliopistossa aletaan rakentaa vallankumouksellista fotoniparien kvanttilomittumiseen perustuvaa LED-valonlähdettä professori Pertti Hakosen johdolla. Tutkimusryhmä on saanut työhön Jane ja Aatos Erkon säätiöltä ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiöltä kolmivuotisen Tulevaisuuden tekijät -ohjelman rahoituksen.

Uutiset
Päivi Törmä ja Sebastiaan van Dijken

Tietokoneet haaskaavat valtavasti energiaa – nyt tutkijat kehittävät laskentaa, joka tuottaa huomattavasti vähemmän hukkalämpöä

Nykyiset tietokoneet ovat suuria energiasyöppöjä. Aalto-yliopiston tutkijat ovat juuri saaneet merkittävän Tulevaisuuden tekijät -rahoituksen ongelman ratkaisemiseksi.

Uutiset
The computer game could help in the treatment of depression alongside therapy and drug treatment. Picture: Matias Palva’s research group, Aalto University.

Tutkijat kehittävät tietokonepeliä masennuksen hoitoon

Terapeuttisen toimintavideopelin pelaaminen voi helpottaa masennuspotilaiden oireita ja parantaa heidän kognitiivista toimintakykyään.

Uutiset
Because of its lightness, its heat insulation properties, and its strength, the foam material can also be used for insulation in buildings if it is both resistant to humidity and fire safe. Picture: Mikko Raskinen.

Iskuja ja kuumuutta kestävä puuvaahto haastaa muovin ja sopii jopa syötäväksi

Uusi biomateriaali voisi korvata esimerkiksi styroksin ja kuplamuovin. Materiaalin kehitystä vauhditetaan tekoälyn avulla.

Uutiset
Taiteellinen kuva panssaroidusta superhydrofobisesta pinnasta, joka kestää iskuja ja hylkii nesteitä tehokkaasti. Kuva: Juha Juvonen.

Vettä hylkivä panssaripinnoite voi pian tehostaa aurinkopaneeleja ja tuoda suksiin lisäluistoa

Kesäkuussa Aalto-yliopiston tutkijat kertoivat kehittämästään pinnoitteesta Nature-lehdessä. Nyt pinnoitteesta aletaan kehittää lukuisia kaupallisia sovelluksia muun muassa rakennus- ja elektroniikkateollisuuden kanssa.

Uutiset
A solar panel printed in the shape of the aalto 10th birthday party logo

Edullinen aurinkokenno, joka myös näyttää hyvältä? Uusi teknologia mahdollistaa kennon painattamisen suoraan ikkunaan ja parvekekaiteeseen

Kennot voidaan valmistaa mustesuihkutulostimella ja silkkipainatuksella, ja niitä on myös mahdollista kuvioida tarpeiden ja toiveiden mukaan. Uuden teknologian myötä rakennukseen ei enää tarvittaisi erillisiä aurinkopaneelialueita.

Uutiset
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Two models wearing grey solar cell clothing.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat kehittivät vaatteisiin näkymätöntä aurinkokennoteknologiaa, joka kestää konepesua

Tutkijat kehittivät tekstiileihin pesunkestävää aurinkokennoteknologiaa, joka voidaan myös piilottaa kankaan alle. Kennojen näkymättömyys suojaa niitä - ja tekee vaatteista houkuttelevampia, sanovat fysiikan ja muotoilun tutkijat. Lupaavia sovelluskohteita löytyy esimerkiksi työ- ja retkeilyvaatteista sekä valoon reagoivista verhoista.
A night sky with the northern lights visible behind the silhouettes of trees. / Yötaivas, jossa revontulet näkyvät puiden siluettien takana.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Revontuulten äänet voi kuulla, vaikka niistä ei taivaalla näy vilaustakaan

Äänitallenteet paljastavat, että geomagneettiseen aktiivisuuteen liittyy ääniä, vaikka aktiivisuus olisi liian heikkoa saadakseen aikaan näkyviä revontulia
Ensimmäinen kuva Linnunradan keskellä olevasta mustasta aukosta. Kuva: EHT Collaboration
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tähtitieteilijät paljastivat ensimmäisen kuvan galaksimme ytimessä olevasta mustasta aukosta

Aalto-yliopiston, Turun yliopiston sekä Suomen ESO-keskuksen tutkijat osallistuivat käänteentekevän kuvan ottamiseen.
Aalto_glass_challenge_2018_Jaea Chang_Glass_Lake_Photo_Anne_Kinnunen_KDQ0207.jpg
Mediatiedotteet Julkaistu:

Koneen Säätiöltä 800 000 euron lahjoitus Aalto-yliopiston taiteiden ja suunnittelun alalle

Lahjoituksellaan säätiö haluaa tukea erityisesti taiteen tutkimusta ja taiteellista tutkimusta. Taustalla on toive turvata oppialojen moninaisuutta ja tutkimuksen vapautta koulutusaloilla, jotka ovat kärsineet rahoitusleikkauksista ja koulutuspolitiikan priorisoinneista.