Sveitsin Lausannessa sijaitsevan polyteknisen koulun EPFL:n tutkijat käyttävät mekaanista lähelle kvanttiperustilaa jäähdytettyä mikrometrin kokoista rumpua vahvistamaan mikroaaltoja suprajohtavassa piirissä. Rummun asema moduloi resonaattorin resonanssitaajuutta ja kääntäen jännite kondensaattorin yli kohdistaa voiman mikro-rumpuun. Tämän kaksisuuntaisen vuorovaikutuksen kautta energia voi siirtyä mekaanisen värähtelyn ja mikroaaltovärähtelyjen välillä suprajohtavassa piirissä.
Mikroaallot ovat paljon käytetty arjen teknologia. Äskettäin sen tärkeyttä korosti mahdollisuus manipuloida kvantti-informaatiota suprajohtavissa piireissä - yksi parhaita ehdokkaita ymmärtää tulevaisuuden kvanttitietokoneita.
EPFL:n kokeessa mikro-rumpu jäähdytetään ensin lähelle alhaisinta energian kvanttitasoa sopivasti viritetyillä mikroaalloilla. Jokainen mikroaallon fotoni kuljettaa pois fotonin energiaa, joten mekaaninen energia vähenee. Tämä jäähdytysprosessi lisää hävikkiä ja muuttaa mikrorummun häviölliseksi säiliöksi mikroaaltoresonaattorille.
Virittämällä ontelon ja jäähdytetyn mikro-rummun välistä vuorovaikutusta, joka on nyt ympäristö mikroaalloille, ontelo voidaan muuntaa mikroaaltovahvistimeksi.
Tutkijoiden mukaan mielenkiintoinen näkökohta tässä vahvistusmenetelmässä on lisätty kohina. Kvanttimekaniikka sanelee, että tätä lisättyä kohinaa ei voida kokonaan vaimentaa, edes periaatteessa. Kokeiltu vahvistin toimii kuitenkin hyvin lähellä tätä rajaa. Siksi se on niin ”vähäkohinainen”, kuin se voi vain olla. Mielenkiintoista on myös, että eri järjestelyssä mikro-rumpu muuntuu mikroaaltolaserin (maseri) mikroaaltoresonaattoriksi.
Tulevaisuudessa koe mahdollistaa tutkijoiden mukaan uusia ilmiöitä ontelollisissa optomekaanisissa järjestelmissä. Tällaisia ovat esimerkiksi kohinaton mikroaaltoreititys tai mikroaaltojen lomittuminen. Yleisesti koe osoittaa, että mekaaniset oskillaattorit voivat olla käyttökelpoinen väline nopeasti kasvavalla alalla kvanttitiedettä ja -tekniikkaa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 30.5.2017
Kun verkkojen välisten yhdyskäytävien toteuttamisessa ollaan siirtymässä enenevässä määrin yhdessä tapahtuvaan reunalaskennan ja tekoälyn hyödyntämiseen, yksi järjestelmäkomponentti tahtoo jäädä turhan vähälle huomiolle: ihmisen ja koneen välisen rajapinnan toteuttava laite. Näin voi käydä esimerkiksi käytettäessä laitekehikkoja tai tietokonekoteloita järjestelmäarkkitehtuuriin kuuluvien edge-solmujen tekoälytoimintojen sijoituspaikkoina, kirjoittaa Advantech artikkelissaan.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
