EMBARGO 20.1.2022 klo 07:00 Tutkijat kehittivät maailman tarkimman säteilyilmaisimen – nyt se räätälöidään osaksi kvanttitietokoneita
20.1.2022 07:00:00 EET | Aalto-yliopisto | Tiedote
Syyskuussa 2020 Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijat paljastivat kehittäneensä huippunopean nanokokoisen säteilyilmaisimen, bolometrin, jonka nopeus oli riittävä kvanttitietokoneen kubittien lukemiseen.
Nyt professori Mikko Möttönen on tiiminsä ja yhteistyökumppaniensa kanssa saanut Jane ja Aatos Erkon säätiöltä ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiöltä Tulevaisuuden tekijät -ohjelman rahoituksen. Sen avulla he haluavat jalostaa bolometriteknologian osaksi paitsi kvanttitietokoneita myös superpakastimia ja terahertsikameroita. Kyseessä olisi ensimmäinen kerta, kun uutta bolometria hyödynnetään käytännön sovelluksissa.
Nanokokoisen bolometrin rakentaminen oli suuri urakka, Möttönen kertoo.
”Halusimme kehittää maailman parhaan säteilyilmaisimen. Meni seitsemän vuotta, että saimme sen toimimaan, ja kolme vuotta olemme vielä parannelleet sitä entisestään.”
Kvanttitietokoneeseen vaadittava nopeus saavutettiin, kun ryhmä korvasi bolometrissa aiemmin käytetyn kultapalladiumin grafeenilla, grafeenipohjaisiin laitteisiin erikoistuneen professori Pertti Hakosen tiimin avulla.
”Nyt meidän on tarkoitus demonstroida ensimmäistä kertaa maailmassa kvanttibitin informaation lukemista säteilyilmaisimen avulla”, Möttönen sanoo.
Kohti teollista valmistusta
VTT on hankkeessa mukana viemässä ilmaisinten valmistusta yksittäisistä prototyypeistä kohti teollisempaa valmistusta. VTT:llä on kokemusta terahertsibolometreista ja grafeenista erityisesti Sanna Arpiaisen ja Joonas Goveniuksen tutkimusryhmissä, sekä aihepiiriin oma tutkimusprofessori Mika Prunnila.
”Sovellamme bolometrien valmistuksessa uusinta grafeeniteknologiaa, jota kehitetään esimerkiksi yhdessä eurooppalaisen puolijohdeteollisuuden kanssa”, VTT:n tutkimustiimin vetäjä Sanna Arpiainen kertoo.
Hankkeessa on tarkoitus tehdä myös yritysyhteistyötä superpakastimia eli kryostaatteja valmistavan Blueforsin ja terahertsikameroita valmistavan Asqellan kanssa.
Bolometri voi auttaa pääsemään eroon kvanttitietokoneita jäähdyttäviä kryostaatteja haittaavasta lämpösäteilystä.
”Nykyiset kryostaateissa olevat lämpömittarit mittaavat metallilevyjen lämpötilaa. Uusi, bolometriin perustuva lämpömittarityyppi mittaisi juuri kryostaatin sisällä olevan säteilyn lämpötilaa”, sanoo Möttönen.
Jäähdytetyt terahertsikamerat havaitsevat esimerkiksi ihmisestä lähtevää lämpösäteilyä. Bolometrin avulla voitaisiin kehittää ensimmäistä kertaa lämpökameran kenno, joka havaitsee yksittäisiä fotoneja.
”Jos pystymme näkemään ja laskemaan yksittäiset terahertsifotonit, pääsemme eroon paljosta kohinasta ja saamme kameran kuvaa tarkemmaksi. Terahertsikameroita voi käyttää muun muassa turvasovelluksissa lentokentillä ja varastoissa”, Möttönen tarkentaa.
Möttösen Kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmä on osa Suomen Akatemian Kvanttiteknologian huippuyksikköä (QTF) ja kansallista kvantti-instituuttia (InstituteQ). Näitä tahoja hankkeessa edustavat myös professori Pertti Hakosen ja professori Zhipei Sunin tutkimusryhmät. Muista Aallon professoreista on mukana Ville Viikari antennisuunnittelussa ja bolometrien lukupiirin optimoinnissa. Kokeissa hyödynnetään kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria.
Kansainvälisiä yhteistyökumppaneita ovat muun muassa professori David Haviland Kuninkaallisesta teknillisestä korkeakoulusta (KTH) ja professori Yannis Semertzidis Aksionien ja tarkkuusfysiikan tutkimuskeskuksesta (CAPP).
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Mikko Möttönen
Professori, Kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmän johtaja
Aalto-yliopisto ja VTT
mikko.mottonen@aalto.fi
puh. 050 594 0950
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 16 000 opiskelijaa ja 5 200 työntekijää, joista 446 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Kauppakorkeakoulun juhlava promootio näkyy Töölön katukuvassa toukokuussa13.5.2026 08:30:00 EEST | Tiedote
Arvokas juhla järjestetään viiden vuoden välein. Yleisö voi seurata näyttävää promootiokulkuetta Töölössä perjantaina 22. toukokuuta iltapäivällä.
Tutkijat mittasivat tseptojoulen, eli energiamäärän, jolla punasolu liikkuu nanometrin12.5.2026 12:00:00 EEST | Tiedote
Uusi tapa mitata äärimmäisen pieniä energiamääriä voi tehostaa esimerkiksi kvanttitietokoneita ja pimeän aineen metsästystä.
Sähköpotkulaudat vakiintuivat osaksi kaupunkiliikennettä – tutkijat toivovat kaupungeilta aktiivisempaa ohjausta11.5.2026 10:45:00 EEST | Tiedote
Laaja tutkimus osoittaa, että jaettavat sähköpotkulaudat, kaupunkipyörät ja tavarapyörät ovat vakiintumassa osaksi kaupunkiliikennettä ympäri maailmaa. Tutkijoiden mukaan kuntien ja valtion tulisi ohjata mikroliikkumisen kehitystä aktiivisesti sen sijaan, että ilmiötä pidettäisiin ohimenevänä.
Kenen Turku -kirja haastaa kaupunkisuunnittelun ja vaatii lisää vihreyttä myös tiiviiseen kaupunkiin8.5.2026 10:25:00 EEST | Tiedote
Tuore kirja kokoaa yhteen Aalto-yliopiston maisema-arkkitehtiopiskelijoiden näkemyksiä siitä, miten kaupunki voisi olla vehreämpi ja elinkelpoisempi paitsi ihmisille myös muille lajeille.
Uudella ultraäänineulalla jopa kolme kertaa suurempi näyte – voi mahdollistaa harppauksen syöpädiagnostiikkaan8.5.2026 08:08:59 EEST | Tiedote
Värähtelevä ultraäänineula tuottaa sylkirauhaskasvaimista nykyisiä menetelmiä paremman kudosnäytteen, mikä voisi merkittävästi nopeuttaa diagnoosia ja parantaa sen tarkkuutta. Näyte on lisäksi mahdollista ottaa ilman nukutusta, jopa tavallisella lääkärinvastaanotolla. Menetelmää tutkitaan parhaillaan myös imusolmukkeissa sekä rinta- ja kilpirauhaskasvaimissa.
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 tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme