Uutiset

Tutkijat kehittivät uuden lähestymistavan kvanttilaskentaan

Lähellä absoluuttista nollapistettä mikroaallot muodostavat ainutlaatuisia, toisistaan riippuvia ja hallittavissa olevia tiloja.
Havainnekuva kolmen korreloivan fotonin syntymisestä kvanttityhjiössä. Kuva Antti Paraoanu.

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat, että mikroaaltosignaalit soveltuvat informaation koodaamiseen tavalla, jota olisi mahdollista hyödyntää kvanttilaskennassa. Aiemmin alan tutkimus on keskittynyt optisiin järjestelmiin.

Tutkijat käyttivät mikroaaltoresonaattoria, joka pohjautuu äärimmäisen herkkiin suprajohtaviin kvantti-interferenssi- eli SQUID-laitteisiin. Tutkimusta varten resonaattori jäähdytettiin lähelle absoluuttista nollapistettä, jossa kaikki lämpöliike lakkaa. Tila vastaa täydellistä pimeyttä, jossa ei ole lainkaan fotoneita eli hiukkasia, joista esimerkiksi näkyvä valo ja mikroaallot koostuvat.

Tässä niin kutsutussa kvanttityhjiössä esiintyy kuitenkin vaihtelua, joka synnyttää fotoneja hyvin lyhyeksi aikaa. Tutkijat onnistuivat muuntamaan kyseiset vaihtelut eritaajuisiksi mikroaaltofotoneiksi, ja havaitsemaan niiden välillä riippuvuussuhteita. Näkyvän valon vertauskuvaa käyttäen tämä tarkoittaa sitä, että edes täydellisessä pimeydessä valo ei olisikaan täysin poissa.

– Koeasetelmamme avulla onnistuimme kontrolloidusti luomaan monimutkaisia korrelaatioita mikroaaltosignaalien välille, sanoo Pasi Lähteenmäki, joka suoritti tutkimuksen osana tohtoriopintojaan Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa.

– Tulokset viittaavat siihen, että eri taajuuksia voitaisiin käyttää hyväksi kvanttilaskennassa. Eritaajuiset fotonit ovat verrattavissa perinteisten tietokoneiden rekistereihin, ja niiden välillä voidaan suorittaa loogisia porttitoimintoja, sanoo tutkimukseen osallistunut vanhempi yliopistonlehtori, dosentti Sorin Paraoanu.

Tulokset tarjoavat uudenlaisen lähestymistavan kvanttilaskentaan.

– Tulevaisuuden kvanttitietokoneen perusarkkitehtuuria kehitetään tällä hetkellä intensiivisesti ympäri maailman. Hyödyntämällä monitaajuisia mikroaaltosignaaleja voidaan tavoitella vaihtoehtoista lähestymistapaa, jossa loogiset portit toteutetaan kvanttimittaussarjojen avulla. Näin ollen, käyttämällä resonaattorin synnyttämiä fotoneita, varsinaisia fyysisiä kvanttibittejä ei enää tarvita, sanoo professori Pertti Hakonen Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriosta.

Tutkimuksissa käytettiin OtaNano-infrastruktuuria ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n niobium-suprajohdetekniikkaa. Tutkimusryhmät ovat osa Aalto-yliopiston kvanttitteknologian tutkimuskeskittymää Centre for Quantum Engineering.

 

Tutkimusartikkeli:
Pasi Lähteenmäki, Gheorghe Sorin Paraoanu, Juha Hassel ja Pertti J. Hakonen.
Coherence and correlations from vacuum fluctuations in a microwave superconducting cavity.
Nature Communications 7 (2016). http://dx.doi.org/10.1038/ncomms12548

Yhteystiedot:
Professori Pertti Hakonen
[email protected]
050 3442 316

Dosentti Sorin Paraoanu
[email protected]
050 3442 650

NANO-ryhmä: http://physics.aalto.fi/nano/
KVANTTI-ryhmä: http://physics.aalto.fi/kvantti/
Matalien lämpötilojen kvantti-ilmiöiden ja komponenttien huippuyksikkö: http://ltq.aalto.fi/

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Hands touching the surface of the rippling water.
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Sustainability Science Days 2023: Esitelmäkutsu

Esitelmäkutsu SSD 2023 konferenssiin on nyt avoinna!
SemiSummer2023 Kampanja banneri
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Puolijohdealan kesätyöpaikkoja avoinna tutkimusryhmissä

Puolijohdealan kasvu ja sen investoinnit Suomessa lisäävät myös osaajien tarvetta. Neljän puolijohdealan yrityksen Picosun, an Applied Materials Companyn, Okmeticin, Muratan ja KYOCERA Tikitin lahjoituksen turvin Aalto-yliopisto tarjoaa mielenkiintoisia kesätyöpaikkoja Sähkötekniikan ja Kemian tekniikan korkeakouluissa kesällä 2023. Semi-Summer 2023 -ohjelman kesätyöpaikat tarjoavat mahdollisuuden kartuttaa osaamista, jota tarvitaan kasvavalla ja kansainvälisellä alalla.
Cover for workshops within LuoTo -project.
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Millainen on luovien alojen kestävä tulevaisuus? Osallistu työpajoihin ja vaikuta!

Osallistu LuoTo-hankkeen työpajoihin keväällä 2023 ja tule pohtimaan ja ideoimaan yhdessä, miltä luovien alojen kestävä tulevaisuus näyttää ja millaisin askelin sitä kohti kuljetaan.
Sakari kuvattuna Aalto-yliopiston tiloissa.
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Sakari Poikkimäki korvaa entsyymeillä haitallisia kemikaaleja: “Pieniä biologisia organismeja käytetään monessa arjen tuotteessa”

Kemian tekniikan alumni Sakari Poikkimäki työskentelee entsyymejä valmistavassa Roal Oy:ssä fermentoinnin asiantuntijana. Opinnot Aallon kemian tekniikassa mahdollistivat unelmatyön, jossa pienet elävät organismit valjastetaan hyötykäyttöön.