EMBARGO 9.12. KLO 18.00 Uusi mikroaaltokeksintö voi lisätä kvanttitietokoneiden tehokkuutta
Isoja kvanttiprosessoreita hallitaan ajamalla mikroaaltosignaalien sarja kubitteihin eli kvanttibitteihin. Kubitin ohjaukseen käytettävä nopea mikroaaltosignaali kulkee kaapelia pitkin kryostaattiin eli superpakastimeen, jossa kvanttiprosessori sijaitsee.
Nyt rakenteilla olevissa kvanttitietokoneissa on vain rajallisesti kubitteja. Kun kubittien määrä tulevaisuudessa kasvaa yli kymmeniin tuhansiin, loppuu tila jättimäisissäkin kryostaateissa, mikäli jokaista kubittia varten tarvitaan oma kaapelinsa. Vastaan tulee myös lämpöongelma: kryostaatti ei jaksa jäähdyttää kaapeleita.
Nyt suomalaistutkijat ovat Aalto-yliopiston ja VTT:n johdolla kehittäneet kubittien hallintaan uuden ratkaisun, joka voi auttaa kasvattamaan kvanttitietokoneiden laskennassa käytettävien kubittien määrää ja samalla mahdollistaa jopa siirtymisen pienempiin kryostaatteihin.
”Olemme rakentaneet tarkan mikroaaltolähteen, joka toimii kvanttiprosessorien kanssa samassa erittäin matalassa noin -273 asteen lämpötilassa. Uudesta mikroaaltolähteestä saadaan sata kertaa isompi teho kuin aikaisemmista vastaavista, ja se riittää tehon puolesta kubittien hallintaan eli kvanttilogiikan suorittamiseen”, tiimiä johtanut Aalto-yliopiston ja VTT:n professori Mikko Möttönen sanoo.
Mitä tarkempi, sen parempi
Kun luodaan mikroaaltoja eli edestakaisin heilahtelevaa sähkövirtaa, se ei koskaan täysin tarkasti pysy oikeassa taajuudessa. Mitä tarkemmin oikea taajuus pysyy, sitä paremmin se vastaa kubitin värähtelytaajuutta, ja sitä virheettömämmin haluttu kvanttioperaatio on mahdollista suorittaa.
”Uusi mikroaaltolähde tuottaa hyvin tarkasti siniaaltoa eli sähköä, joka heilahtelee yli miljardi kertaa sekunnissa. Mikroaaltolähteestä aiheutuvat virheet ovat hyvin vähäisiä, mikä auttaa tarkkojen loogisten kvanttioperaatioiden suorittamisessa”, Möttönen sanoo.
Koska kyseessä on jatkuvatehoinen mikroaaltolähde, sitä ei sellaisenaan voida käyttää kubittien hallintaan. Seuraavaksi on ratkaistava, miten mikroaallot saadaan muotoiltua pulsseiksi eli niin, että ne voidaan nopeasti kytkeä päälle ja pois päältä halutulla hetkellä. Uudesta ratkaisusta voi olla myöhemmin hyötyä myös kvanttisensoreissa, kuten kvanttitutkassa.
”Kvanttitietokoneen ja sensoreiden lisäksi mikroaaltolähde voi toimia kellona kaikille kylmille elektroniikkalaitteille. Se pitäisi eri laitteet samassa tahdissa, jotta ne voisivat suorittaa operaatioita usealle eri kubitille halutuissa aikaikkunoissa”, Möttönen sanoo.
Laitteen teho perustuu suprajohtavaan tuplaspiraaliin, joka pystyy muuttamaan tasajännitteen tarkasti halutulle mikroaaltotaajuudelle. Mikroaaltolähde on kokonaisuudessaan alle millimetrin kokoinen.
VTT:n tutkijat, etenkin nykyisin IQM-yrityksen laitteistojen kehitystä johtava Juha Hassel, vastasivat teoreettisesta analyysistä ja näytteen suunnittelusta. Laite rakennettiin VTT:llä ja tutkijatohtori Chengyu Yan ja muut Aalto-yliopiston tutkijat suorittivat kokeet kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria hyödyntäen. Yan on nykyisin professorina Huazhongin teknillisessä yliopistossa Kiinassa. Tutkimukseen osallistuneet ryhmät ovat osa kansallista huippuyksikköä Quantum Technology Finland (QTF) ja kansallista kvantti-instituuttia (InstituteQ).
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Mikko Möttönen
Professori
Aalto-yliopisto ja VTT
puh. 050 594 0950
mikko.mottonen@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
Aalto-yliopiston akateemiset tulokset ja kansainvälinen arvostus pysyivät vahvoina vuonna 20244.4.2025 14:10:00 EEST | Tiedote
Aalto-yliopiston hallitus hyväksyi kokouksessaan 3.4.2025 hallituksen toimintakertomuksen ja tilinpäätöksen vuodelta 2024. Aalto-yliopisto sijoittui vuonna 2024 erinomaisesti kansainvälisissä yliopistovertailuissa. Kansainvälinen QS World University Rankings sijoitti Aalto-yliopiston Suomen ykköseksi ja sijalle 113 maailmanlaajuisesti. Taide ja muotoilu sijoittui hienosti maailmassa kahdeksannelle sijalle. Times Higher Education arvioi Aalto-yliopiston maailman 21. parhaaksi nuoreksi (alle 50-vuotiaaksi) yliopistoksi. Aalto-yliopisto sai Kansallisen koulutuksen arviointikeskuksen (Karvi) excellence-laatuleiman osoituksena poikkeuksellisen laadukkaasta kehittämistyöstä. Keväällä 2024 myös saatettiin päätökseen yliopiston strategian arviointi ja päivitys. Tutkimustoiminta pysyi korkealla tasolla. Kansainvälisten vertaisarvioitujen tieteellisten artikkeleiden määrä nousi 2 384:ään (2 210 edellisvuonna). Eniten viittauksia saavia ja korkean vaikuttavuuden top 10 % -julkaisuja näistä oli 1
ADHD-oireet esiin virtuaalitodellisuuspelin avulla - tutkijat havaitsivat selkeitä eroja lasten aivoverkostoissa24.3.2025 10:24:23 EET | Tiedote
Tutkimus voi auttaa selvittämään ADHD-epidemiaa, kehittämään siihen muita kuin lääkehoitoja ja myös saamaan selville, miten aivomme ovat muuttumassa.
Pysäyttävä tutkimustulos: Maailman maaseutualueilla asuu paljon luultua enemmän ihmisiä18.3.2025 12:00:00 EET | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan maapallon väestöä kuvaavat tietoaineistot saattavat arvioida maaseudun väkiluvun jopa yli puolet todellisuutta alhaisemmaksi.
EMBARGO: “Significant proportion” of world’s rural population missing from global estimates, says study18.3.2025 12:00:00 EET | Press release
Global population datasets, crucial for decision-making by governments and institutions, may underestimate rural populations by as much as 53% to 84%, reveals an Aalto University study.
Tutkijat ratkaisivat halkeamien mysteerin – parantaa yleisten rakennusmateriaalien kestävyyttä10.3.2025 09:15:00 EET | Tiedote
Tutkijat onnistuivat selvittämään insinöörejä vaivanneen paradoksin: miksi materiaalien halkeamat etenevät nopeammin, kun jännitys pääsee välillä vapautumaan.
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