Aalto-yliopisto

EMBARGO 11.3.2019 klo 18.00: Kvanttifyysikot onnistuivat energian häviöiden ja siirtymien hallinnassa

Jaa

Saavutus on tärkeä askel kvanttitietokoneiden toteuttamisessa ja fysiikan ymmärtämisessä.

Taiteellinen näkemys kvanttimekaanisesta värähtelijästä kytkettynä ympäristöönsä. Kuva: Heikka Valja.
Taiteellinen näkemys kvanttimekaanisesta värähtelijästä kytkettynä ympäristöönsä. Kuva: Heikka Valja.

Kubittien eli kvanttibittien tulee säilyttää energiatilansa mahdollisimman pitkään, jotta kvanttilaitteilla voidaan ratkaista käytännön kannalta tärkeitä ongelmia. Jos järjestelmässä on energiahäviöitä, kubitti muuttuu itsestään tilasta 1 tilaan 0, ja kvantti-informaatio tuhoutuu. Siksi tutkijat ympäri maailmaa ovat yrittäneet poistaa kvanttilaitteista energiahäviöt mahdollisimman hyvin.

Aalto-yliopiston dosentti Mikko Möttönen on lähestynyt tutkimusryhmänsä kanssa haastetta päinvastaisesta näkökulmasta.

“Ymmärsimme jo vuosia sitten, että kvanttitietokoneet tarvitsevat häviöitä toimiakseen tehokkaasti. Kaikkia häviöitä ei pidä poistaa, vaan olennaista on pystyä hallitsemaan niitä.”

Tänään Nature Physics -lehdessä julkaistavassa artikkelissaan Aalto-yliopiston ja Oulun yliopiston tutkijat osoittavat kokeellisesti, kuinka he voivat halutessaan nopeuttaa häviöitä tuhatkertaisiksi korkealaatuisessa suprajohtavassa värähtelijässä. Värähtelijöitä käytetään kvanttitietokoneissa.

“Kehittämämme kvanttipiirijäähdytin mahdollistaa häviöiden hallinnan. Tätä tarvitaan tulevaisuuden kvanttitietokoneiden rakentamisessa,” Möttönen sanoo.

Artikkelin pääkirjoittajan Matti Silverin mukaan vielä merkittävämpi tutkimustulos löytyi kuitenkin yllättäen.

“Havaitsimme, että värähtelijän taajuus siirtyi, kun kytkimme häviöt päälle. Tämä löydös vei meidät aikamatkalle 70 vuoden taakse, jolloin nobelisti Willis Lamb teki ensimmäiset mittauksensa vetyatomin energiatilojen pienistä siirtymistä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun ilmiö on kokeellisesti havaittu rakennetuissa kvanttisysteemeissä.”

Lambin tulokset olivat aikoinaan vallankumouksellisia. Ne osoittivat, ettei pelkän vetyatomin mallintaminen ollut riittävää vaan samalla piti huomioida myös sähkömagneettinen kenttä, vaikka siinä ei olisi yhtään energiaa. Nyt tämä ilmiö on varmistettu kvanttisähköisissä piireissä.

Uuden löydön mahdollisti se, että häviöt – ja samalla myös energiasiirtymä – voidaan kytkeä päälle ja pois päältä. Näiden pienten energiasiirtymien hallinta on erittäin tärkeää kvanttilogiikan ja kvanttitietokoneiden toteuttamisessa.

“Käytännön ongelmia ratkovan kvanttitietokoneen rakentaminen on tällä hetkellä yksi yhteiskunnan suurimmista haasteista,” Möttönen pohtii.

Tutkimus on toteutettu Kvanttilaskennan ja –laitteiden tutkimusryhmässä, joka on osa kvanttitutkimuksen kansallista huippuyksikköä Quantum Technology Finland QTF. Tutkimusryhmä hyödyntää tutkimuksessaan kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria.

FT Matti Silverin tutkimusryhmä Oulun yliopistossa keskittyy kvanttisimulaatioiden ja suprajohtavien kvanttipiirien teoriaan. Silveri oli vastuussa havaintojen teoreettisesta mallintamisesta. 

Linkki julkaisuun (toimii 11.3.2019 klo 18.00 alkaen)

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

dosentti Mikko Möttönen
Kvanttilaskennan ja -laitteiden ryhmä, ryhmänjohtaja
Aalto-yliopisto
puh. 050 594 0950
mikko.mottonen@aalto.fi
Twitter: @mpmotton

dosentti Matti Silveri
Akatemiatutkija, ryhmänjohtaja
Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikkö
Oulun yliopisto
puh. 040 754 1759
matti.silveri@oulu.fi

Kuvat

Taiteellinen näkemys kvanttimekaanisesta värähtelijästä kytkettynä ympäristöönsä. Kuva: Heikka Valja.
Taiteellinen näkemys kvanttimekaanisesta värähtelijästä kytkettynä ympäristöönsä. Kuva: Heikka Valja.
Lataa
Taiteellinen näkemys suprajohtavasta värähtelijästä kytkettynä ympäristöönsä. Kuva: Heikka Valja.
Taiteellinen näkemys suprajohtavasta värähtelijästä kytkettynä ympäristöönsä. Kuva: Heikka Valja.
Lataa
Valokuva senttimetrin kokoisesta piisirusta, jossa on rinnakkain kaksi suprajohtavaa värähtelijää ja niihin kytketyt kvanttipiirijäähdyttimet. Kuva: Kuan Yen Tan.
Valokuva senttimetrin kokoisesta piisirusta, jossa on rinnakkain kaksi suprajohtavaa värähtelijää ja niihin kytketyt kvanttipiirijäähdyttimet. Kuva: Kuan Yen Tan.
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

09 47001, viestinta@aalto.fihttp://aalto.fi

Aalto-yliopisto. Kohti parempaa maailmaa. Aalto-yliopisto on rohkeiden ajattelijoiden yhteisö, jossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Tunnistamme ja ratkaisemme yhteiskunnan suuria haasteita ja rakennamme innovatiivista tulevaisuutta. Yliopistossa on kuusi korkeakoulua, 12 000 opiskelijaa ja 400 professoria. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto

Aalto-yliopiston näkemykselliset nuoret osaajat näyttävät maailmalle, minne muotiala on menossa21.5.2019 09:27:42 EESTTiedote

Aalto-yliopiston kevään muotitapahtumat ovat vakiinnuttaneet asemansa maailman muoti-, vaatetus- ja tekstiilialoilla. Kansainvälinen media, muotialan vaikuttajat ja huipputalojen rekrytoijat kokoontuvat Helsinkiin seuraamaan, mihin ala on nuorten tähtien mukaan menossa. Aallon seminaarit, näyttelyt ja uusien lahjakkuuksien mallistoja esittelevä Näytös19 ovat osa laajempaa Fashion in Helsinki -tapahtumaviikkoa.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme