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

A penannular brooch with enamel decorations: a Roman-era find from Northern Savonia. Picture: Archaeological Collections, Finnish Heritage Agency.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Mitä arkeologisia esineitä eri puolilta Suomea on löytynyt? Tutkijoiden kehittämä Löytösampo kokoaa kansalaisten löydöt

Testivaiheessa oleva Löytösampo sisältää tietoa jo tuhansista kansalaisten tekemistä ja Museoviraston arkeologiseen luettelointisovellukseen tallettamista löydöistä vuodesta 2015 alkaen.
Ruoantuotantovyöhykkeet
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tuore tutkimus: Ilmastonmuutos uhkaa jopa kolmannesta maailman ruoantuotannosta  

Ilmastonmuutos voi vaikuttaa rajusti Suomenkin luontoon ja ekosysteemeihin, Jos hiilidioksidipäästöjen kasvu jatkuu entisellään.
Vertailu ihmisen ja tekoälymallin näppäilystä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tekoäly oppi kirjoittamaan puhelimella ihmisen tavoin

Tutkijat kehittivät tekoälymallin, joka osaa ennakoida ihmisten silmien ja sormien liikkeet kosketusnäytöllä. Mallin pohjalta voidaan kehittää muun muassa parempia tekstinsyöttöohjelmia ja näppäimistöjä erilaisten käyttäjien tarpeisiin.
Puukerrostaloja Viikissä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Puukerrostaloista saa Helsingissä lähes 9 prosenttia paremman hinnan kuin muista materiaaleista tehdyistä

Hintakehitystä ajavat sekä ympäristötietoiset kuluttajat että sijoittajat, sanovat Aalto-yliopiston tutkijat. Kyseessä on tiettävästi ensimmäinen kerta maailmassa, kun vihreä signaali on osoitettu juuri rakennusmateriaaleissa.