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

Cone Calorimeter Testing
Tutkimus ja taide Julkaistu:

BIOSUOJA-hanke pelastaa ihmishenkiä kehittämällä biopohjaisia palonestopinnoitteita

Lahjakas ryhmä nuoria tutkijoita pyrkii tekemään puusta myrkyttömiä palonestoaineita.
Visuaalisen tekoälyn avulla luotu hahmotelma kaupunkialueen kehittämiseksi Batterseassa, Lontoossa
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Arkkitehtiopiskelijat suunnittelivat tekoälyn avulla sosiaalisia innovaatioita Lontooseen

Suunnittelussa yhdistettiin ensimmäistä kertaa laadullinen evolutionaarinen suunnittelu ja visuaalinen generatiivinen tekoäly.
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.