Suomessa kehitettyä maailman tarkinta bolometria eli säteilyilmaisinta räätälöidään nyt osaksi kvanttitietokoneita.
Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijoiden rakentamaa nanokokoista ilmaisinta halutaan hyödyntää myös superpakastimissa ja terahertsikameroissa.
Jatkokehityksen mahdollistaa Aallon professorin Mikko Möttösen tiimeineen saama rahoitus, jonka myönsivät Jane ja Aatos Erkon säätiö ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiö.
Kvanttikone, superpakastin ja terahertsikamera olisivat uuden bolometrin ensimmäisiä käytännön sovelluksia.
Seitsemän vuotta bolometrin tähden
Säteilyilmaisimen kehittäminen toimintakykyiseksi vei Möttösen ryhmältä aikoinaan seitsemän vuotta.
Kun bolometri vihdoin toimi, tutkijat hioivat sitä eteenpäin vielä kolmen lisävuoden verran.
Kvanttitietokoneeseen vaadittava nopeus saavutettiin, kun ryhmä korvasi bolometrissa aiemmin käytetyn kultapalladiumin grafeenilla.
Apuna oli tuolloin grafeenipohjaisiin laitteisiin erikoistuneen professorin Pertti Hakosen tutkimustiimi.
Seuraavaksi on siis tarkoitus demonstroida ensi kertaa maailmassa kvanttibitin informaation lukemista säteilyilmaisimen avulla.
Kohti teollista valmistusta
VTT on mukana hankkeessa viemässä ilmaisinten valmistusta prototyypeistä kohti teollisempaa tuotantoa.
VTT soveltaa bolometrin valmistukseen uusinta grafeeniteknologiaa, jota se on kehittänyt muun muassa eurooppalaisen puolijohdeteollisuuden kanssa, kertoo tutkimuskeskuksen tiiminjohtaja Sanna Arpiainen.
Hankkeessa on tarkoitus tehdä yritysyhteistyötä myös superpakastimia eli kryostaatteja valmistavan Blueforsin ja terahertsikameroita valmistavan Asqellan kanssa.
Superpakastimet eli kryostaatit jäähdyttävät kvanttitietokoneita. Säteilyilmaisinten avulla voidaan päästä eroon kryostaatteja haittaavasta lämpösäteilystä.
Nykyisten superpakastimien lämpömittarit mittaavat metallilevyjen lämpötilaa. Uusi, bolometriin perustuva mittarityyppi mittaisi kryostaatin sisällä olevan säteilyn lämpötilaa.
Tarkempia turvakameroita lentokentille
Jäähdytetyt terahertsikamerat tunnistavat esimerkiksi ihmisestä lähtevän lämpösäteilyn. Bolometrin avulla voitaisiin kehittää maailman ensimmäinen lämpökameran kenno, joka havaitsee yksittäisiä fotoneja.
Terahertsikameroita voidaan käyttää muun muassa turvasovelluksissa lentokentillä ja varastoissa.
”Jos pystymme näkemään ja laskemaan yksittäiset terahertsifotonit, pääsemme eroon paljosta kohinasta ja saamme kameran kuvaa tarkemmaksi”, Möttönen kertoo.
(Kuva Aalto-yliopisto) Nanokokoisella säteilyilmaisimella voidaan mitata fotonien energiaa. Tutkijoiden tavoitteena on määrittää kvanttitietokoneissa tarvittavien kubittien energiatila huomattavasti aiempaa tarkemmin ja nopeammin.
Aiheesta aiemmin:
Grafeenista huippunopea säteilyilmaisin kvanttitietokoneisiin
