Aalto-yliopiston ja Lundin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden, äärimmäisen herkän kvantti-ilmaisimen eli kalorimetrin.
Ilmaisimella voidaan mitata kvanttijärjestelmän lämpöenergiaa. Jatkossa sillä voidaan tutkia esimerkiksi kvanttitietokoneiden kubittien vuorovaikutusta ympäröivän maailman kanssa.
Mittaaminen edellyttää, että taustakohinan seasta pystytään havaitsemaan pienen pieniä, hädin tuskin erottuvia energiamuutoksia.
Kvantti-ilmaisimien tarkkuudelle on lisäksi teoreettinen raja, jonka Aalto-yliopiston tutkijat ovat minikokoisella uutuuslaitteellaan nyt saavuttamassa.
”Kalorimetri imee itseensä kvanttitiloista säteilyä kuparilangalla, jonka paksuus on vain hiuksen tuhannesosa”, kuvailee laitetta tohtorikoulutettava Bayan Karimi.
Teoriasta kokeelliseen tutkimukseen
Karimi työskentelee professori Jukka Pekolan vetämässä kvanttiteknologian huippuyksikössä.
Pekola rakentaa ryhmänsä kanssa erilaisia nanolaitteita, joiden avulla voidaan ratkaista kokeellisesti avoimia kvanttitermodynamiikan kysymyksiä.
”Kvanttitermodynamiikan alaa on näihin päiviin saakka hallinnut teoreettinen tutkimus, ja tärkeitä kokeita on alettu tehdä vasta hiljattain”, Pekola kertoo.
Yksi tutkimuksen haasteista on, että mittaus voi aiheuttaa muutoksia mitattavissa kvanttitiloissa.
Tilannetta voi verrata siihen, että vesi, jonka lämpötila halutaan mitata, alkaisi kiehua, kun lasiin laitetaan lämpömittari.
Ryhmän rakentama uusi ilmaisin ei vaikuta mittauksen kohteena oleviin kvanttitiloihin.
Tutkimuksen julkaisi Nature Communications.
(Kuva Safa Hovinen/Merkitys) Erittäin herkkä kvantti-ilmaisin kykenee tunnistamaan ja mittaamaan mitättömän pienet energiamuutokset.
