Uusi kvantti-ilmaisin mittaa äärimmäisen pieniä energiamuutoksia
Kvanttitietokoneiden väitetään jo ratkaisseen ongelmia, jotka ovat perinteisten tietokoneiden ulottumattomissa. Esimerkiksi Google on osoittanut kvanttitietokoneen ratkaisevan laskutoimituksia huomattavasti supertietokonetta nopeammin. Kvanttifysiikan siirtäminen laboratorioista käytännön sovelluksiin on kuitenkin teknisesti haastavaa, ja kehityksen vauhdittamiseksi on ratkaistava vielä monia avoimia tutkimuskysymyksiä. Yksi näistä on lämpö ja sen käyttäytyminen kvanttimaailmassa.
Aalto-yliopiston ja Lundin yliopiston tutkijat esittelevät uudessa Nature Communications -lehdessä uuden, äärimmäisen herkän kvantti-ilmaisimen. Sillä voidaan mitata kvanttijärjestelmän lämpöenergiaa ja tutkia jatkossa kvanttitilojen, kuten kvanttitietokoneiden kubittien, vuorovaikutusta ympäröivän maailman kanssa. Vuorovaikutuksen mittaaminen edellyttää, että taustakohinan seasta pystytään havaitsemaan hädin tuskin erottuvia, äärimmäisen pieniä energiamuutoksia.
”Kvantti-ilmaisin eli kalorimetri imee itseensä kvanttitiloista säteilyä kuparilangalla, jonka paksuus on vain hiuksen tuhannesosa. Kalorimetrin tarkkuudelle on olemassa teoreettinen raja, jonka olemme saavuttamassa laitteellamme”, kertoo tohtorikoulutettava Bayan Karimi, joka työskentelee professori Jukka Pekolan vetämässä kvanttiteknologian huippuyksikössä.
”Kvanttitermodynamiikan alaa on näihin päiviin saakka hallinnut teoreettinen tutkimus, ja tärkeitä kokeita on alettu tehdä vasta hiljattain”, kertoo Pekola. Hän rakentaa ryhmänsä kanssa nanolaitteita, joiden avulla voidaan ratkaista kokeellisesti avoimia kvanttitermodynamiikan kysymyksiä.
Yksi kvanttifysiikan tutkimuksen haasteista on se, että mittaus voi aiheuttaa muutoksia mitattavissa kvanttitiloissa. Tilanne on sama kuin silloin, kun vesi, jonka lämpötilaa halutaan mitata, alkaisi kiehua, kun lasiin laitetaan lämpömittari. Siksi tutkimusryhmän oli rakennettava kvantti-ilmaisin, joka mittaa erittäin pieniä muutoksia vaikuttamatta mittauksen kohteena oleviin kvanttitiloihin.
Tutkimuksen kokeellinen osuus tehtiin kansallisessa mikro-, nano- ja kvanttiteknologioiden OtaNano-tutkimusinfrastruktuurissa. Pekolan ja Karimin lisäksi tutkimusryhmään kuuluivat Lundin yliopiston tutkijatohtori Fredrik Brange ja professori Peter Samuelsson. Tutkimusta rahoittavat Suomen Akatemia, Euroopan unionin tutkimuksen ja innovoinnin puiteohjelma Horisontti 2020 Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) ja Marie Skłodowska-Curie-toimien kautta, sekä ruotsalainen Vetenskapsrådet.Tohtorikoulutettava Bayan Karimi työskentelee myös eurooppalaisessa Marie Skłodowska-Curie -koulutusverkostossa.
Tutkimus julkaistiin Nature Communicationsissa 17. tammikuuta 2020, ja koko artikkelin voi lukea täällä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Professori Jukka Pekola
puh. 050 344 2697
jukka.pekola@aalto.fi
Tohtorikoulutettava Bayan Karimi
bayan.karimi@aalto.fi
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 noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 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
Kauppakorkeakoulu promovoi yhdeksän kunniatohtoria toukokuun 2026 promootiossa – arvokas juhla järjestetään viiden vuoden välein15.12.2025 13:45:00 EET | Tiedote
Kauppakorkeakoulun ensimmäinen promootio järjestettiin vuonna 1946, joten keväällä 2026 on vuorossa Kauppakorkeakoulun 17. promootio.
Tutkijat kehittivät uuden tavan mitata tartuttavuutta: verenmyrkytystä aiheuttava E. coli -suolistobakteeri voi levitä kuin influenssavirus11.12.2025 07:30:00 EET | Tiedote
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että suolistossa asuvat mikrobit voivat käyttäytyä leviämisensä puolesta kuin virukset. Uusi malli tarjoaa keinon vertailla antibioottiresistenttien bakteerikantojen leviämistä populaatiossa.
Älykkäät tekstiilit uudistavat käsityksemme materiaaleista – ja lajienvälisestä viestinnästä10.12.2025 12:45:00 EET | Tiedote
Euroopan tutkimusneuvosto ERC:n rahoituksen saanut PAST-A-BOT-tutkimushanke kehittää pehmeitä, älykkäitä tekstiilejä, jotka voivat tulevaisuudessa toimia pelastusrobotteina, ääntä aistivina maataloustekstiileinä tai avustavina vaatteina – ja samalla uudistavat tavan, jolla ajattelemme materiaalitutkimusta.
Tuloerot kasvaneet lähes puolella maailman väestöstä – aiempaa tarkempi aineisto paljastaa myös alueellisia onnistumisia5.12.2025 12:00:00 EET | Tiedote
Uusi tutkimus tarjoaa maailmanlaajuisesti kattavimman kartoituksen siitä, miten maiden sisäiset tuloerot ovat muuttuneet kolmen vuosikymmenen aikana. Tulokset vahvistavat, että yli 3,6 miljardin ihmisen asuinalueilla tuloerot ovat kasvussa – mutta aineisto paljastaa myös paikkoja, joissa kuilua on onnistuttu kaventamaan.
Subnational income inequality revealed: Regional successes may hold key to addressing widening gap globally5.12.2025 12:00:00 EET | Press release
A new study visualises three decades of income inequality data, the most comprehensive worldwide mapping to be done at a subnational level. Confirming worsening income inequality for areas with over 3.6 billion inhabitants, it also reveals hidden ‘bright spots’ where policy may be closing the gap.
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