Princetonin yliopiston johtama työryhmä on luonut olennaisen osan, jolla toteuttaa kvanttitietokone jokapäiväisestä materiaalista eli piistä. Tutkijaryhmä rakensi hilan, joka ohjaa elektronien välisiä vuorovaikutuksia tavalla, joka sallii niiden toimivan kvanttibittien eli kubittien muodossa.
Piipohjaiset kvanttilaitteet käyttävät elektronien spiniä informaation koodaamiseen. Hyvin toimivan spinpohjaisen kvanttilaitteen toteuttamista on vaikeuttanut spintilojen epävakaisuus - ne kääntyvät helposti ylös, alas tai päinvastoin, ellei niitä voida pitää eristettynä hyvin puhtaassa ympäristössä.
Princetonin Quantum Device Nanofabrication Laboratoryn tutkijoiden piistä rakentama kvanttilaite pystyi pitämään spinit yhtenäisenä - eli kvanttitiloissaan - suhteellisen pitkiä aikoja.
Kaksikubittisen hilan rakentamiseksi tutkijat kerrostivat pieniä alumiinilankoja hyvin järjestyneeseen piikiteeseen. Johtimien jännitteillä ansoitettiin kaksi yksittäistä elektronia, jotka erotetaan toisistaan energiaesteellä, hyvin samanlaisella rakenteella, jota kutsutaan kaksoiskvanttipisteeksi.
Energiaestettä tilapäisesti alentamalla tutkijat antavat elektronien jakaa kvantti-informaation, joka luo lomittumisen. Sitten nämä ansoittuneet ja lomittuneet elektronit ovat valmiina käytettäväksi kubitteina.
Tutkijat käyttivät ensimmäistä kubittia hallitsemaan toista kubittia, mikä tarkoittaa, että rakenne toimi hallittuna NOT (CNOT) -porttina, joka on yleisesti käytetyn tietokonepiirikomponentin kvanttiversio. Hila tuottaa tuloksen ensimmäisen kubitin tilan perusteella ja sen tilaa ohjataan magneettikentällä: Jos ensimmäinen spin on ylöspäin, niin toisen qubitin spin vaihtuu, mutta jos ensimmäinen spin on alaspäin, toisen ei muutu.
Tutkijat pystyivät ylläpitämään elektronien spinin kvanttitiloissaan yli 99 prosentin ajan ja että portti toimii luotettavasti toisen kubitin spinin vaihtamiseksi noin 75 prosentilla ajasta.
- Haasteena työssä on se, että on erittäin vaikeaa rakentaa keinotekoisia rakenteita, jotka ovat tarpeeksi pieniä yksittäisten elektronien ansoittamiseksi ja hallitsemiseksi tuhoamatta niiden pitkiä säilytysaikoja. Tämä on ensimmäinen osoitus siitä, että kahden elektronin spinin lomittumisesta piimateriaalilla, joka tunnetaan yhtenä puhtaimmista ympäristöistä tuottamaan elektronien spintiloja, toteaa Princetonin fysiikan jatko-opiskelija David Zajac.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 14.12.2017
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
