Kolme kvanttifysiikan maailmanennätystä

25.09.2026

Stuttgart_Kolme_kvanttifysiikan_maailmanennatysta-300-t.jpgKvanttisimulaattorit replikoivat kvanttijärjestelmiä tutkimustarkoituksiin ja ovat tulevaisuuden kvanttitietokoneiden edeltäjiä. ”Yksi suurimmista haasteista tehokkaiden kvanttisimulaattoreiden kehittämisessä oli se, että Rydbergin atomit ovat erittäin herkkiä ja pysyvät vakaina vain lyhyen aikaa.

Selvisimme tästä haasteesta ja lisäsimme atomien stabiilisuutta 20-kertaisesti”, sanoo professori Tilman Pfau Stuttgartin yliopiston 5. fysiikan instituutin johtaja.

Rydbergin atomit ovat tärkeitä rakenneosia neutraalien atomien kvanttiteknologioille. Neutraaleja atomeja voidaan vangita ja ohjata laservalolla. Ne ovat useita tuhansia kertoja suurempia kuin normaalit atomit ja voivat siksi olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa epätavallisen pitkillä, noin 5 µm:n etäisyyksillä.

”Teimme kerralla kolme kansainvälistä ennätystä: yksittäisten Rydberg-atomien pisimmän koskaan mitatun eliniän, suurimmat hallitut pyöreät Rydberg-atomit ja pisimmän säilytysajan optisissa pinseteissä”, sanoo tohtori Florian Meinert.

Tämän saavuttamiseksi tutkijat pakottivat Rydbergin atomin erittäin virittyneen elektronien ympyräradalle, joka pysyi vakaana 11 ms:n ajan, yli 20 kertaa pidempään kuin vastaavat tilat vapaassa avaruudessa.

Elektronit liikkuvat noin 1,1 µm:n halkaisijaltaan olevilla kiertoradoilla; nämä ovat noin 10 000 kertaa suurempia kuin tavallisten atomien kiertoradat.

Tutkijat pystyivät myös vangitsemaan atomit 133 ms:n ajaksi lasersäteen avulla, mikä on myös uusi ennätys. "Nämä ennätykset avaavat uusia mahdollisuuksia kvanttisimulaattoreiden tehostamiseen, useampien laskutoimitusten suorittamiseen ja kvanttijärjestelmien ohjaamiseen tarkemmin", sanoo Einius Pultinevicius, Meinertin ryhmän tohtoriopiskelija.

”Saavutimme nämä ennätystulokset huoneenlämmössä ilman aiemmin vaadittua kallista nestemäisen heliumin jäähdytystä”, Meinert toteaa. Tutkijat saavuttivat tämän jalostamalla 1980-luvulta peräisin olevaa fysikaalista konseptia: atomien suojaaminen häiritsevältä lämpösäteilyltä erityisillä metalliseinillä. Jopa normaalissa huoneenlämmössä ympäristö ei ole täysin ”hiljainen”; jokainen pinta säteilee näkymätöntä mikroaaltosäteilyä, joka voi horjuttaa herkkiä Rydbergin atomeja.

Tähän asti tällaiset kokeet ovat siksi vaatineet monimutkaisia jäähdytysjärjestelmiä. Tutkimusryhmä sijoitti atomit kahden läpinäkyvän, sähköä johtavan levyn väliin, jotka vaimentavat häiritseviä mikroaaltoja. ”Tuloksemme osoittavat, että erittäin pitkäikäiset Rydbergin atomit ovat mahdollisia jopa huoneenlämmössä. Olemme jalostaneet fysiikan tunnetun konseptin käytettäväksi nykyaikaisissa kvanttialustoissa”, Meinert sanoo.

”Näillä edistysaskeleilla voisi olla tärkeä rooli kvanttisimulaattoreiden ja kvanttitietokoneiden kehittämisessä”, Pfau sanoo. Optisten pinsettien neutraalit atomit ovat lupaavimpia alustoja skaalautuville kvanttisimulaattoreille. Rydberg-atomien korkea stabiilius mahdollistaa kvantti-informaation säilyttämisen pidempään ja atomien välisten vuorovaikutusten tarkemman hallinnan.

Tutkijat odottavat tämän mahdollistavan kvanttitietokoneille laskutoimitusten suorittamisen pidempään ja vähemmillä virheillä. Stuttgartin yliopistolla on nyt maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen kokeellinen alusta pyöreille Rydberg-atomeille.

Aiheesta aiemmin:

15 000 pisteen kvanttisimulaattori

Lupaavia rakenneosia kvanttisimulaattoreille

Se on pienestä kiinni

13.10.2026Valon hallinta valolla värjättyjen nestekiteiden avulla
12.10.2026Cooperin parien Cheshiren kissan virnistys
12.10.2026Tekoälysiru tunnistaa liikkeen muutokset ajan suhteen
10.10.2026Sähköinen tekniikka elämän merkkien tunnistamiseksi avaruudessa
09.10.2026Aliarvioitu faasi sopiikin logiikkapuolijohteeksi
09.10.2026Robotin iho kerää virtaa kävellessään
09.10.2026Joustavuutta neuromorfiseen aistimiseen ilman akkua
08.10.2026Ioneille vauhtia kiinteän tilan akuissa
08.10.2026Perovskiittisia aurinkokennoja ja tekoälyä avaruuteen
08.10.2026Laser pysyy lukittuna ilman aktiivista ohjausta
07.10.2026Radioaaltoja lähettävä plasmasädeantenni laserilla
07.10.2026Kvanttijärjestelmillä on syntymämerkki
07.10.2026Sementtipohjaisia superkondensaattoreta älyrakennuksiin
06.10.2026Kvanttilaskennan edistäminen sinkkioksidin kvanttipisteillä
06.10.2026Kvanttimuisti yksittäisille fotoneille
06.10.2026Timanttinen kvanttianturi yksinkertaistaa virranmittauslaitteiden kalibrointia
05.10.2026Tutkijat ovat löytäneet elektronin neljännesosan varauksen
05.10.2026Nanoskaalan mekaniikka voisi mahdollistaa aivojen inspiroiman laskennan
05.10.2026SQUID-anturi lähemmäksi kvanttimateriaalia
03.10.2026Raudan ja veden muuttaminen magneettisiksi nanopartikkeleiksi
02.10.2026Kolmiulotteisten valokenttien käyttäminen elektronien ohjaamiseen
02.10.2026Kahdeksannapainen magnetismi ja kvanttiteknologiat
02.10.2026Tutkijat loivat valolla ohjelmoitavan puolijohteen
01.10.2026Kvanttiakkujen korkea teho ja vakaan energiantuotannon tasapaino
01.10.2026Uutta perustaa orgaaniselle elektroniikalle
01.10.2026Hafnium on antiferrosähköinen
30.09.2026Uusi materiaalisuunnitelma sirutason salaukselle
30.09.2026Optinen ultraäänianturi mikrosirujen tarkastuksiin
30.09.2026Pieniä OLED-pikseleitä voidaan valmistaa kuten mikrosiruja
29.09.2026Nanotason lämmön kesyttäminen muistirakenteessa
29.09.2026Uusi strategia haihtumattomiin muisteihin
29.09.2026Vastaioneita, vasta-ainoineita ja elektroniikka
28.09.2026Pieniä mutta kiinnostavia akkuratkaisuja
28.09.2026Kaksipuolisista ohutkalvokennoista tandem-aurinkokenno
28.09.2026Uusi lämmöneriste on tehokkaampi kuin mikään luonnossa esiintyvä materiaali
26.09.2026Hyönteisroboteille lisää puhtia kehollisella älykkyydellä
25.09.2026Kolme kvanttifysiikan maailmanennätystä
25.09.2026Kuumien elektronien kerääminen aurinkopaneeleissa
25.09.2026Merimakkarasta inspiroitua e-ihoa ja Skin-on-chip -siru
24.09.2026Estää sähkömagneettiset aallot ja peittää lämmön
24.09.2026Yksi tutka sekä tiedonsiirtoon että havaitsemiseen
24.09.2026Bambusta vankkaa EMI-maateriaalia
23.09.2026Uusi reitti suuriin, järjestäytyneisiin matriiseihin kvanttiteknologiassa
23.09.2026Lämmön ohjausta kvanttitasolla
23.09.2026Uusi dopingmenetelmä orgaanisille puolijohteille
22.09.2026Kahden valoresonanssimoodin itsenäinen hallinta
22.09.2026Uusi silta kvanttiverkoille
22.09.2026Magneettikentät antavat uuden käänteen pintakemiaan
21.09.2026Spintroniikkapiirit energiatehokkaaseen tekoälyyn
21.09.2026Korkeajännitteinen kaksisuuntainen SiC-fetti
21.09.2026Molekyyliantennit tehostavat molekyylikytkimiä
19.09.2026Ensimmäinen havainto äänen kvanttihypystä
18.09.2026Yksi materiaali injektoi varauksen p- ja n- puolijohteisiin
18.09.2026Topologisia polarisaation rakenteita atominohuessa puolijohteessa
18.09.2026Nopeat elektronit surffaavat plasma-aalloilla
17.09.2026Fotonien muokkaus luotettavaa kvanttiviestintää varten
17.09.2026Kaksoislöytö plasmonisille nanolasereille
17.09.2026Klassisesta valosta kvanttikone
17.09.2026Molekyylisia magneettisia ja yksittäisten elektronien muisteja
16.09.2026Magnetismi ja sähköinen polarisaatio samassa materiaalissa
16.09.2026Topologisten magneettien suunnittelua
16.09.2026Fononien kiraalisuuden vaihtaminen sähköllä
15.09.2026Helium ja timantti luovat uusia kvanttilaskennan konsepteja
15.09.2026Sähkökenttä kääntää fononikiraalisuuden ferroelektrisessä kiteessä
14.09.2026Uusi tapa hallita infrapunavaloa reaaliajassa
14.09.2026Taikakulmagrafeeni kytkee päälle ja pois
14.09.2026Nanoskaalaiset multiferroiset tie tehokkaalle magneettimuistiteknologialle
12.09.2026Muistin hinta: miten organismit tasapainottavat ajattelua ja aistimista
11.09.2026Tuhat kertaa nopeammat operaatiot kvanttilaskentaan
11.09.2026Ultranopeat elektronit paljastavat ionisoivan säteilyn signaalin
11.09.2026Elektronien vuorovaikutuksista todellisissa kvanttimateriaaleissa
10.09.2026Puolijohde ja metapinta tehostavat epälineaarista valopolarisaatiota
10.09.2026Superfluidipohjainen kubittisuunnittelma
09.09.2026Valo luo nanomittakaavan magnetismia
09.09.2026Erittäin ohuita materiaalipinoja kiilteen avulla
08.09.2026Uusi kubittiarkkitehtuuri mahdollistaa nopeammat ja tarkemmat toiminnot
08.09.20263D-tulostuksella parempia virtausakkujen elektrodeja
08.09.2026Wigner-kiteiden monimuotoinen fysiikka
07.09.2026Uusi monimuotoinen Hall-ilmiö
07.09.2026Ledivalot vieläkin tehokkaimmiksi
07.09.2026MEMS-peili ohjaa valoa kolmiulotteisesti
05.09.2026LEDit antavat arkeologeille uutta valoa
04.09.2026Akustiset aallot suojaavat kvanttibittejä
04.09.2026Multipleksoitu kvanttifotoninen rajapinta
04.09.2026Kvanttikylpy synkronoi kaukaisia kubitteja
04.09.2026Miten nanokuvio vangitsee valon energian
03.09.2026Tehokkaampi TFET tuleville integroiduille piireille
03.09.2026Tutkijat kuvaavat ensimmäisiä hetkiä matkalla valosta sähköön
03.09.2026Kaksoisraon koe atomitasolla
02.09.2026Uusi transistori tuo korkean jännitteen mikrosirujen mittakaavaan
02.09.2026Pieni puristus antaa vihjeitä epätavallisesta magneetista
02.09.2026Kovalenttisesti silloitettu rajapinta orgaanislle transistoreille
01.09.2026Uudenlainen polymeeri, jolla on kaksi puolta ja kierre
01.09.2026Liuosprosessilla tehty polaritonilaseri
01.09.2026Magnonit synkronoituvat ulkoisten signaalien kanssa
31.08.2026Atomitason muutoksilla notkeampaa langatonta teknologiaa
31.08.2026Mikrokammoilla useampia tarkkoja taajuuksia
31.08.2026Bakteereista eläviä transistoreita
31.08.2026Uudenlainen äärimmäisen kylmä ja erittäin tehokas valokuitu
28.08.2026Magneettisesti levitoituva kvanttibitti

Näytä lisää »