Aalto-yliopisto

EMBARGO 20.1.2022 klo 07:00 Tutkijat kehittivät maailman tarkimman säteilyilmaisimen – nyt se räätälöidään osaksi kvanttitietokoneita

Jaa

Aalto-yliopiston ja VTT:n kehittämää säteilyilmaisinta halutaan hyödyntää myös superpakastimissa ja terahertsikameroissa.

Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijoiden kehittämällä nanokokoisella säteilyilmaisimella voidaan mitata fotonien energiaa. Tavoitteena on määrittää kvanttitietokoneissa tarvittavien kubittien energiatila huomattavasti aiempaa tarkemmin ja nopeammin. Kuva: Aalto-yliopisto.
Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijoiden kehittämällä nanokokoisella säteilyilmaisimella voidaan mitata fotonien energiaa. Tavoitteena on määrittää kvanttitietokoneissa tarvittavien kubittien energiatila huomattavasti aiempaa tarkemmin ja nopeammin. Kuva: Aalto-yliopisto.

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

Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijoiden kehittämällä nanokokoisella säteilyilmaisimella voidaan mitata fotonien energiaa. Tavoitteena on määrittää kvanttitietokoneissa tarvittavien kubittien energiatila huomattavasti aiempaa tarkemmin ja nopeammin. Kuva: Aalto-yliopisto.
Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijoiden kehittämällä nanokokoisella säteilyilmaisimella voidaan mitata fotonien energiaa. Tavoitteena on määrittää kvanttitietokoneissa tarvittavien kubittien energiatila huomattavasti aiempaa tarkemmin ja nopeammin. Kuva: Aalto-yliopisto.
Lataa
Bolometria on kehitetty Mikko Möttösen luotsaamassa Kvanttilaskennan ja -laitteiden laboratoriossa. Kuva: Mikko Raskinen.
Bolometria on kehitetty Mikko Möttösen luotsaamassa Kvanttilaskennan ja -laitteiden laboratoriossa. Kuva: Mikko Raskinen.
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

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

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 12 000 opiskelijaa ja yli 4000 työntekijää, joista 400 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

Miten vauhditetaan innovaatioita, saadaan ruoka riittämään ja tehdään kaupungeista vihreitä? Sustainability Science Days etsii vastauksia aikamme isoihin kestävyysongelmiin18.5.2022 08:30:00 EEST | Tiedote

Sustainability Science Days on Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston vuosittain järjestämä, Suomen suurin kestävän kehityksen tiedekonferenssi. Kaksipäiväinen tapahtuma keskittyy tänä vuonna globaaleihin systeemitason ratkaisuihin esimerkiksi ruoan, kaupunkien ja hallinnon osalta.

Aalto-yliopisto perustajaosakkaaksi ekologista tekstiilikuitua kehittävään Ioncell-yhtiöön18.5.2022 07:33:57 EEST | Tiedote

Vastaperustetun yhtiön tavoitteena on kaupallistaa Ioncell®-teknologia, jonka avulla tekstiilijätteestä ja puusta voidaan valmistaa ekologisesti kestävällä tavalla korkealaatuista tekstiilikuitua. Ioncell Oy tavoittelee 10 vuoden aikana 5–10 prosentin osuutta kansainvälisestä yli 200 miljardin euron tekstiilikuitumarkkinasta, mikä toisi yhtiölle satojen miljoonien vuosittaiset lisensiointitulot.

Mediakutsu: Product Design Gala 13.5. – ekologinen kotimaisesta puusta valmistettu sähkövene, supertarkka tehdasnosturi, syötävä pakkausmateriaali ja paljon muuta9.5.2022 09:56:37 EEST | Kutsu

Aalto-yliopiston Product Development Project -kurssi (PDP) viettää tänä vuonna 25-vuotisjuhlaa. Monialaiset tiimit ovat syyskuusta lähtien paneutuneet yrityskumppanien esittämiin haasteisiin, ja Gala-tapahtumassa perjantaina 13.5. on aika näyttää tulokset ja prototyypit maailmalle. Tapahtuma on avoinna klo 9.00-17.00 kaikille kiinnostuneille, ja sinne odotetaan satoja kävijöitä sekä yliopisto- että yritysmaailmasta.

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