JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Aalto-yliopistossa kehitetty tapa räätälöidä materiaalien magnetismia mahdollisti uuden kvanttispinnesteen valmistamisen. Saavutus on merkittävä askel kohti niin kutsuttujen topologisten kvanttitietokoneiden rakentamista.

Fysiikan nobelisti Paul W. Anderson esitti vuonna 1987 korkean lämpötilan suprajohtavuuden eli sähkövastuksen katoamisen liittyvän eksoottiseen kvanttitilaan, jota nykyään kutsutaan kvanttispinnesteeksi. Magneettiset materiaalit koostuvat hyvin pienistä magneeteista, pienimmillään yksittäisistä elektroneista, joiden voimakkuutta ja suuntaa kuvaa magneettinen momentti. Kvanttispinnesteissä magneettiset momentit käyttäytyvät nesteen tavoin eivätkä jähmety tai järjestäydy edes absoluuttisessa nollapisteessä.

Näitä kvanttitiloja tutkitaan lupaavina materiaaleina uudenlaisiin niin kutsuttuihin topologisiin kvanttitietokoneisiin, joiden toiminta perustuu hiukkasmaisiin viritystiloihin, joita on kvanttispinnesteissä. Topologisen kvanttitietokoneen erityispiirteenä on suuren laskentatehon lisäksi korkea virheensietokyky, joka mahdollistaa tietokoneen koon kasvattamisen. Topologisiin kvanttitietokoneisiin soveltuvia kvanttispinnesteitä tunnetaan kuitenkin vain muutamia.

Nyt Aalto-yliopiston, Brazilian Center for Research in Physicsin (CBPF), Braunschweigin teknillisen yliopiston ja Nagoyan yliopiston tutkijat ovat valmistaneet ensimmäistä kertaa Andersonin ennustaman suprajohteenkaltaisen kvanttispinnesteen. Tämä on tärkeä askel suprajohteiden ja kvanttimateriaalien ymmärtämisessä. Kvanttispinnesteen valmistamisen mahdollisti Aallon kemistien kehittämä uusi tapa räätälöidä magneettisten materiaalien ominaisuuksia. Tutkimuksen tulokset on julkaistu Nature Communications -lehdessä.

Korkean lämpötilan suprajohteet ovat kuparioksideja, joissa kupari-ionit muodostavat neliörakenteen siten, että vierekkäiset magneettiset momentit osoittavat vastakkaisiin suuntiin. Kun tätä rakennetta häiritään muuttamalla kuparin hapetusastetta, materiaali muuttuu suprajohtavaksi. Nyt julkaistussa uudessa tutkimuksessa tällaisen neliörakenteen magneettisia vuorovaikutuksia muokattiin d10- ja d0-elektronirakenteen ioneilla, jolloin materiaali muuttui kvanttispinnesteeksi.

- Tätä uutta d10/d0-menetelmää voidaan jatkossa hyödyntää monissa muissakin magneettisissa materiaaleissa mukaan lukien erilaiset kvanttimateriaalit, visioi Aalto-yliopiston tohtorikoulutettava Otto Mustonen.

Kvanttispinnesteiden kokeellinen havaitseminen on hankalaa ja vaatii mittavaa tutkimusinfrastruktuuria. - Hyödynsimme tutkimuksessa muon spin -spektroskopiaa, joka perustuu hyvin lyhytikäisten elektroninkaltaisten alkeishiukkasten eli myonien vuorovaikutukseen tutkittavan materiaalin kanssa. Menetelmällä voidaan havaita kvanttimateriaalien erittäin heikkoja magneettikenttiä, kertoo Braunschweigin teknillisen yliopiston professori F. Jochen Litterst. Mittaukset suoritettiin Paul Scherrer Instituutissa Sveitsissä.

- Huippuoluokan tutkimuslaitteiden lisäksi tutkimus vaatii myös kemistien ja fyysikoiden välistä saumatonta yhteistyötä, painottaa Aalto-professori Maarit Karppinen. - Samanlaista kansainvälistä monitieteistä lähestymistapaa tarvitaan jatkossakin, jotta nyt vauhtia saanut kvanttispinnesteiden tutkimus johtaisi meidät topologisen kvanttitietokoneen jäljille.

 
 

LTE-mikroverkot tuovat yhteydet jopa kaivokseen

Erityisesti teollisuuden tarpeisiin sopivat LTE-mikroverkot ovat vähitellen siirtymässä pilottikohteista tuotantokäyttöön. Teknologia tarjoaa teollisuudelle uudenlaisia mahdollisuuksia, hyvää käytettävyyttä ja vahvaa tietoturvaa.

Lue lisää...

Moniydinsuorittimet tulevat lentokoneisiin

Ilmailun turvakriittisissä ohjausjärjestelmissä on aiemmin pitäydytty perinteisiin yhden ytimen prosessoriratkaisuihin. Nyt ilmailualallakin aletaan yleistä kehitystä seuraten siirtyä moniytimisiin suoritinarkkitehtuureihin.

Lue lisää...
 
ETN_fi Älä käytä verkkopankkia julkisilla laitteilla tai wifillä! https://t.co/oghm4QvzPj
ETN_fi Tämän takia Linux ei valtaa työpöytiä https://t.co/GmLMkZ7C1q
ETN_fi The 1st ever ETNdigi is out! Ensimmäinen ETNdigi ilmestyi – lue vankka paketti IoT-tekniikasta https://t.co/AeNPCRgufC
ETN_fi What is Mindsphere IoT by Siemens?. Ilmari Veijola explains at ECF2018. https://t.co/PczsxwpCO4 @SiemensSuomi @ETN_fi
ETN_fi You dont need code to create an Android app. It can be done on Simulink and MATLAB models. See Antti Löytynoja at E… https://t.co/VJzXEfJoOM
 
 

ny template