{"id":6928,"date":"2020-04-14T13:01:21","date_gmt":"2020-04-14T10:01:21","guid":{"rendered":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/?p=6928"},"modified":"2020-04-14T13:01:21","modified_gmt":"2020-04-14T10:01:21","slug":"vttlla-kehitetty-taysin-uudenlainen-sahkoinen-jaahdytysmenetelma-mahdollistaa-teknologiset-harppaukset-kvanttitietokone-voi-kutistua-murto-osaan-nykyisesta","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/webfi\/vttlla-kehitetty-taysin-uudenlainen-sahkoinen-jaahdytysmenetelma-mahdollistaa-teknologiset-harppaukset-kvanttitietokone-voi-kutistua-murto-osaan-nykyisesta\/","title":{"rendered":"VTT:ll\u00e4 kehitetty t\u00e4ysin uudenlainen s\u00e4hk\u00f6inen j\u00e4\u00e4hdytysmenetelm\u00e4 mahdollistaa teknologiset harppaukset \u2013 kvanttitietokone voi kutistua murto-osaan nykyisest\u00e4"},"content":{"rendered":"

VTT:n tutkijat ovat kehitt\u00e4neet t\u00e4ysin uudenlaisen s\u00e4hk\u00f6virtaan perustuvan j\u00e4\u00e4hdytysteknologian, joka voi tulevaisuudessa mahdollistaa harppaukset mm. kvanttitietokoneiden kehitt\u00e4misess\u00e4. Nykyiset kvanttitietokoneiden prototyypit vaativat toimiakseen eritt\u00e4in matalia l\u00e4mp\u00f6tiloja, jotka voidaan t\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 saavuttaa ainoastaan monimutkaisilla ja suurikokoisilla j\u00e4\u00e4hdytysj\u00e4rjestelmill\u00e4. Uusi s\u00e4hk\u00f6inen menetelm\u00e4 voi korvata n\u00e4m\u00e4 heliumin isotooppien seosten pumppaukseen perustuvat ratkaisut ja siten mahdollistaa kvanttitietokoneiden koon merkitt\u00e4v\u00e4n pienenemisen.<\/p>\n

VTT:n tutkimusryhm\u00e4 on ensimm\u00e4isen\u00e4 maailmassa kehitt\u00e4nyt puhtaasti s\u00e4hk\u00f6isen j\u00e4\u00e4hdytysmenetelm\u00e4n, jossa j\u00e4\u00e4hdytys ja l\u00e4mp\u00f6eristys toimivat tehokkaasti samassa pistem\u00e4isess\u00e4 liitoksessa. Ryhm\u00e4n uraauurtavassa kokeessa j\u00e4\u00e4hdytett\u00e4v\u00e4 kappale ripustettiin useista t\u00e4llaisista liitoksista ja j\u00e4\u00e4hdytys saatiin aikaan sy\u00f6tt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 s\u00e4hk\u00f6virtaa liitoksesta toiseen kappaleen l\u00e4pi. S\u00e4hk\u00f6virralla pystyttiin laskemaan kappaleen termodynaamista l\u00e4mp\u00f6tilaa jopa 40 % ymp\u00e4rist\u00f6n l\u00e4mp\u00f6tilasta. Tutkimusty\u00f6 on julkaistu Science Advances -tiedejulkaisussa 10. huhtikuuta 2020.\u00a0 \u201cUskomme, ett\u00e4 t\u00e4t\u00e4 uutta puhtaasti s\u00e4hk\u00f6ist\u00e4 j\u00e4\u00e4hdytysmenetelm\u00e4\u00e4 voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 lukuisissa sovelluksissa kuten kvanttitietokoneiden miniatyrisoinnissa ja turvallisuussovelluksissa k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 \u00e4\u00e4rimm\u00e4isen herkiss\u00e4 s\u00e4teilyn ilmaisimissa,\u201d sanoo VTT:n tutkimusprofessori Mika Prunnila.<\/p>\n

Monet elektroniikan ja fotoniikan komponentit toimivat ainoastaan eritt\u00e4in matalissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa. Yksi ajankohtainen esimerkki on suprajohtavista piireist\u00e4 rakennettu kvanttitietokone, joka tulee j\u00e4\u00e4hdytt\u00e4\u00e4 l\u00e4helle termodynaamista absoluuttista nollapistett\u00e4 (-273.15 oC).<\/p>\n

Nyky\u00e4\u00e4n j\u00e4\u00e4hdytykseen k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n niin kutsuttua laimennusj\u00e4\u00e4hdytint\u00e4, joka on moniasteinen kryogeenisten nesteiden pumppaamiseen perustuva laite. J\u00e4\u00e4hdyttimen tekee erityisen monimutkaiseksi sen kylmin aste, jossa pumpataan heliumin isotooppien seosta. Vaikka laimennusj\u00e4\u00e4hdyttimet ovat jo kaupallista teknologiaa, ne ovat yh\u00e4 kalliita ja suurikokoisia tieteellisi\u00e4 laitteita. VTT:n tutkijoiden kehitt\u00e4m\u00e4 teknologia voisi korvata tuon monimutkaisen kylmimm\u00e4n osan ja n\u00e4in ollen tehd\u00e4 j\u00e4\u00e4hdytysj\u00e4rjestelm\u00e4st\u00e4 yksinkertaisemman ja pienent\u00e4\u00e4 sen kokoa ja hintaa merkitt\u00e4v\u00e4sti.\u00a0\u201dUutta menetelm\u00e4\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 kvanttipiirien aktiiviseen j\u00e4\u00e4hdytykseen suoraan piisirulla tai suuren mittakaavan j\u00e4\u00e4hdyttimiss\u00e4. On sanomattakin selv\u00e4\u00e4, ett\u00e4 Bluefors seuraa suurella mielenkiinnolla uuden s\u00e4hk\u00f6isen j\u00e4\u00e4hdyttimen kehitysty\u00f6t\u00e4,\u201d toteaa Bluefors Oy:n CSO David Gunnarsson. Bluefors on maailman johtava kvanttiteknologian j\u00e4\u00e4hdytinratkaisujen tuottaja.<\/p>\n

EU-projektina toteutettavassa EFINED-hankkeessa VTT:n tutkijat etsiv\u00e4t tehokasta ja k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6llist\u00e4 menetelm\u00e4\u00e4 siirt\u00e4\u00e4 l\u00e4mp\u00f6\u00e4 s\u00e4hk\u00f6virran kuljettamien vapaiden elektronien avulla. Kaikkein tehokkain ratkaisu saadaan k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 liitosta, jossa kuumat elektronit joutuvat kiipe\u00e4m\u00e4\u00e4n eritt\u00e4in lyhyen, l\u00e4hes atomien kokoluokassa vaikuttavan, potentiaalivallin yli. T\u00e4m\u00e4n l\u00e4hestymistavan haasteena on, ett\u00e4 l\u00e4mp\u00f6\u00e4 eiv\u00e4t kuljeta ainoastaan elektronit, vaan suuren osan l\u00e4mm\u00f6st\u00e4 kuljettaa hilav\u00e4r\u00e4htelyn kvantit eli fononit. Kylm\u00e4n ja kuuman v\u00e4lill\u00e4 liikkuvat fononit tasaavat l\u00e4mp\u00f6tilaerot eritt\u00e4in tehokkaasti erityisesti silloin, kun niiden tarvitsee vaeltaa vain lyhyt matka.N\u00e4ytti siis, ett\u00e4 menetelm\u00e4, joka tuottaisi tehokkaimman j\u00e4\u00e4hdytyksen s\u00e4hk\u00f6isesti elektronien kautta, johtaisi suurimpaan l\u00e4mp\u00f6vuotoon fononien kautta ja siten nollatulokseen. VTT:n tutkijat esittiv\u00e4t, ett\u00e4 t\u00e4h\u00e4n perustanvanlaatuiselta vaikuttavaan ongelmaan voisi olla varsin suoraviivainen ratkaisu: jotkut eri materiaalien liitokset voisivat itseasiassa est\u00e4\u00e4 fononien virtaamisen puolelta toiselle siten, ett\u00e4 samalla kuumat elektronit p\u00e4\u00e4sisiv\u00e4t l\u00e4pi kohtuullisen vaivattomasti.<\/p>\n

Tutkijat todensivat ilmi\u00f6n j\u00e4\u00e4hdytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 piisirun suprajohde-puolijohde -liitoksilla. T\u00e4llaisessa liitoksessa suprajohteen kielletyt energiatilat muodostavat elektroneille j\u00e4\u00e4hdytykseen vaaditun esteen, jotta l\u00e4mp\u00f6\u00e4 voidaan siirt\u00e4\u00e4 pois puolijohteesta, t\u00e4ss\u00e4 tapauksessa piist\u00e4. Samanaikaisesti liitos sirottaa fononeja, eli haittaa niiden liikett\u00e4 liitoksen l\u00e4pi niin tehokkaasti, ett\u00e4 s\u00e4hk\u00f6virralla saadaan aikaan merkitt\u00e4v\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tilaero liitoksen yli. \u201dN\u00e4emme, ett\u00e4 kyse on ilmi\u00f6maailmasta, joka voidaan havaita lukuisissa koej\u00e4rjestelyiss\u00e4 kuten esimerkiksi yksitt\u00e4isiin molekyyleihin pohjautuvissa liitoksissa,\u201d toteaa VTT:n tutkija Emma Mykk\u00e4nen. L\u00f6yd\u00f6ksen tehneess\u00e4 projektitiimiss\u00e4 yhdistyy osaamista mm. fysiikan, kryogeniikan, mikroelektroniikan ja mittaustekniikan osa-alueilta. Saavutettu tulos on erinomainen esimerkki monitieteellisest\u00e4 ja -teknologisesta tutkimuksesta. Tieteellisen lehtiartikkelin voi lukea t\u00e4\u00e4ll\u00e4.<\/p>\n

L\u00e4hde: VT<\/a>T<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

VTT:n tutkijat ovat kehitt\u00e4neet t\u00e4ysin uudenlaisen s\u00e4hk\u00f6virtaan perustuvan j\u00e4\u00e4hdytysteknologian, joka voi tulevaisuudessa mahdollistaa harppaukset mm. kvanttitietokoneiden kehitt\u00e4misess\u00e4. Nykyiset kvanttitietokoneiden prototyypit vaativat toimiakseen eritt\u00e4in matalia l\u00e4mp\u00f6tiloja,…<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":26456,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_FSMCFIC_featured_image_caption":"","_FSMCFIC_featured_image_nocaption":null,"_FSMCFIC_featured_image_hide":null,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_feature_clip_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[39],"tags":[953,954,165,615],"class_list":["post-6928","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-webfi","tag-jaahdytys","tag-kvanttitietokone","tag-tutkimus","tag-vtt","wpcat-39-id"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/i0.wp.com\/vastuullisuusuutiset.fi\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/rsz_vaulogo.jpg?fit=100%2C58&ssl=1","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6928","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6928"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6928\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6930,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6928\/revisions\/6930"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media\/26456"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6928"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6928"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/vastuullisuusuutiset.fi\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6928"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}