Aalto-yliopiston kvanttitutkijat ahkerina

Aalto-yliopiston johtama tutkijaryhmä on kvanttifysiikan ja koneoppimisen menetelmiä yhdistelemällä kehittänyt magnetometrin, jonka tarkkuus rikkoo kvanttirajan.

Yleinen nyrkkisääntö mittaustarkkuudelle on niin sanottu kvanttiraja: tarkkuus paranee käänteisesti suhteessa käytettävissä olevien resurssien neliöjuureen. Toisin sanoen, mitä enemmän resursseja – aikaa, säteilytehoa, kuvien määrää – käytetään, sitä tarkempia mittaukset ovat. Loputtomia resursseja ei kuitenkaan ole olemassa.

Aalto-yliopiston sekä Zürichin teknillisen yliopiston (ETH) ja Moskovan MIPT:n ja Landau-instituutin tutkijoiden ryhmä osoittaa miten magneettikentän mittaamisen tarkkuutta voidaan parantaa hyödyntämällä suprajohtavan keinotekoisen atomin, kvanttibitin, häiriötöntä tilaa. Tutkijoiden mukaan heidän tuloksensa ovat ensi askel kvanttitehostettujen menetelmien käytölle sensoriteknologiassa.

Työstään ryhmä käytti suprajohtavaan piiriin perustuvaa vähemmän häiriöherkkää transmon-kubittia, joka on tällä hetkellä yksi johtavista ehdokkaista suuren mittakaavan kvanttikoneiden rakenneosaksi.

Perimmiltaan tutkijat rakensivat keinotekoisen atomin, jonka sisäinen magneettinen momentti on noin 100 000 kertaa suurempi kuin luonnollisten atomien tai ionien. Näin suuren momentin kytkentä ulkoiseen magneettikenttään mahdollistaa, että kentän voimakkuus voidaan mitata tarkasti.

Aalto-yliopisto on ollut osallisena myös australialaisen Adelaiden yliopiston vetämässä tutkimuksessa, joka on osaltaan siirtänyt maailmaa askeleen lähemmäksi luotettavaa ja tehokasta kvantti-laskentaa.

Kansainvälinen ryhmä kehitti uraauurtavan yhden elektronin "pumpun". Sillä voidaan tuottaa miljardi elektronia sekunnissa mutta käyttää kvanttimekaniikkaa hallitsemaan niitä yksitellen.

Tutkimus vie meidät askeleen lähemmäksi tehokasta kvantti-laskentaa", sanoo projektin johtaja Giuseppe C. Tettamanzi Adelaiden yliopiston Institute for Photonics and Advanced Sensing -instituutista.

Tiimiin kuului myös Cambridgen, New South Walesin ja Latvian yliopiston tutkijoita ja he kehittävät tutkimuskenttää nimeltä elektronikvanttioptiikka. Tämä tarkoittaa yksittäisten elektronien kontrolloitua valmistusta, käsittelyä ja mittaamista.

"Näiden nanojärjestelmien elektronien täydellinen hallinta on erittäin hyödyllistä skaalautuvan kvanttitietokoneen realistiselle toteuttamiselle. Ja ehkä yhtä jännittävällä tavalla olemme löytäneet uusia koskaan havaittuja kvanttivaikutuksia, joissa tietyillä taajuuksilla on kilpailua eri tilojen välillä saman elektronin kaappaamiseksi", toteavat tutkijat.

Aiheesta aiemmin:

Uutta puhtia kvanttitietokoneen kehitykseen