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

Lisää tästä aiheesta

Otaniemi campus above / photo: Aalto University, Matti Ahlgren
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Yli 300 yritysjohtajaa kertoi koronakriisin vaikutuksista: jäädytettyjä laajentumistoimia, kiihtynyttä innovaatiotoimintaa ja uusia osaamistarpeita

Kriisin ensivaiheesta on selvitty hyvin, mutta pitkän aikavälin kasvun tiellä on ongelmia, käy ilmi Aalto-yliopiston tuoreesta tutkimuksesta. Tutkijoiden mukaan erityisesti osaamisesta on muodostumassa yritysten uudistumisen pullonkaula.
Aalto Töölön juhlasali
Kampus, Mediatiedotteet Julkaistu:

Aalto-yliopisto Töölö -rakennuksen peruskorjaus palautti 1950-luvun hengen

Kauppakorkeakoulun entinen päärakennus Runeberginkadulla uudistui vanhaa kunnioittaen moderniksi oppimisympäristöksi.
Bakteerien valmistamaa nanoselluloosaa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat valjastivat bakteerit sokerilla ja proteiinilla käyviksi 3D-tulostimiksi

Bakteerit muodostivat räätälöityjä nanonselluloosarakenteita äärimmäisen vettähylkivän pinnan ohjaamina. Ainutlaatuista materiaalia voidaan käyttää esimerkiksi kudosvaurioiden korjaamisessa.
Amsterdamin konserttisali
Mediatiedotteet Julkaistu:

Konserttisalin soinnin tunnistaminen on luultua hankalampaa – testaa itse, pystytkö siihen vain musiikin perusteella

Soiton voimakkuus vaikuttaa paljon siihen, miten kuulija kokee salin akustiikan. Volyymi vaikuttaa myös tunteisiin: mitä enemmän se vaihtelee, sitä vahvempia tunnekokemuksia kuulijat saavat.