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

FinnFusion is a collaboration aiming to make fusion energy a reality. Photo: VTT.
Yhteistyö, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aallon tutkijat tuovat heliumplasmakokeilla fuusioenergiaa lähemmäksi todellisuutta

Aalto-yliopiston tutkijat osallistuvat kansainväliseen projektiin, jonka tavoitteena on tukea fuusioenergian kehittämistä.
Vehnänjyviä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Miljardille ihmiselle vapautuisi ruokaa, jos maatalouden sivuvirtoja kierrätettäisiin tuotantoeläinten rehuksi

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat, että ruokaa riittäisi jopa 13 prosenttia suuremmalle väestölle, jos tuotantoeläinten rehuna käytettäisiin enemmän maatalouden sivuvirtoja.
A satellite image of Borneo and part of Malaysia covered by plumes of smoke from fires. The many fires are marked on the map as red dots.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat osoittivat tekoälyn avulla: Turvesuopalojen riski kutistuu jopa neljännekseen maankäytön muutoksilla

Pahimpina vuosina Kaakkois-Aasian turvesuopalot aiheuttavat 30 prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä. Maankäyttö on tasapainottelua uhkien, hyötyjen ja kustannusten välillä, sanovat Aalto-yliopiston tutkijat.
Life 1.5 in black font and Designs for a Cooler Planet logo on a white, fragmented background.
Kampus, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Tulevaisuuden vaatekaappi, jättimäinen ötökkähotelli, pystyviljely ja paljon muuta – Designs for a Cooler Planet - näyttelyn ideat vievät kohti planeettaystävällisempää elämää

Aalto-yliopiston vuosittaisen Designs for a Cooler Planet -näyttelyn teemat ovat tänä vuonna jäljetön elämä, kestävä tyyli ja terveempi ravintoketju.