Baselin yliopiston fyysikot ovat ensimmäistä kertaa pystyneet osoittamaan, kuinka yksi elektroni näyttäytyy keinotekoisena atomina. Äskettäin kehitetyllä menetelmällä kyetään osoittamaan todennäköisyys, jolla elektroni on olemassa rajatussa tilassa.
Tämä mahdollistaa elektronin spinien paremman ohjauksen. Tulevien kvanttitietokoneiden kannalta tämä tarkoittaa, että elektronien spin voisi toimia pienimpänä informaation yksikkönä.
Elektronin spin on lupaava ehdokas kvanttitietokoneen kubitiksi. Spinin ohjaaminen ja vaihtaminen tai kytkeminen muihin spineihin on haaste, johon useat tutkijaryhmät ympäri maailmaa paneutuvat. Yhden spinin vakaus ja erilaisten spinien lomittuminen riippuu mm. elektronien geometriasta, jota aiemmin on ollut mahdotonta määrittää kokeellisesti.
Professorien Dominik Zumbühlin ja fysiikan laitoksella työskentelevien Daniel Lossin Baselin yliopiston tutkijat ovat yhdessä Sveitsin nanotieteen instituutin tutkijoiden kanssa kehittäneet menetelmän, jonka avulla he voivat spesifisesti määrittää elektronien geometriaa kvanttipisteissä.
Kvanttipiste on potentiaalinen ansa, joka sallii vapaiden elektronien rajoittamisen alueella, joka on noin tuhat kertaa suurempi kuin luonnollinen atomi. Koska loukkuun jääneet elektronit käyttäytyvät samanlaisina kuin atomiin sitoutuneet elektronit, kvanttipisteitä kutsutaan myös keinotekoisiksi atomeiksi.
Elektroni pidetään kvanttipisteessä sähkökenttien avulla. Se kuitenkin liikkuu tilassa ja eri aaltofunktiota vastaavilla todennäköisyyksillä pysyy tietyissä paikoissa sulkeutumansa sisällä.
Tutkijat työskentelevät läheisessä yhteistyössä Japanin, Slovakian ja Yhdysvaltojen tutkimuslaitosten kanssa ja ymmärtävät siten paremmin elektronien geometrian ja elektronin spinin välisen korrelaation. Tavoite on niin pitkään vakaan säilynä kvanttipiste, että se mahdollistaa toiminnan kubittina.
- Voimme kartoittaa paitsi elektronin muotoa ja suuntaa, mutta myös ohjata aaltofunktiota sovellettujen sähkökenttien konfiguraation mukaan. Tämä antaa meille mahdollisuuden optimoida spinien hallintaa hyvin kohdennetusti, Zumbühl toteaa.
Elektronien avaruusorientaatiolla on myös rooli useiden spinien lomittumisessa. Samoin kuin kahden atomin sitoutuminen molekyyliin, kahden elektronin aaltofunktioiden on sijaittava yhdessä tasossa onnistuneessa lomittumisessa.
Kehitetyn menetelmän avulla voidaan paremmin ymmärtää lukuisia aikaisempia tutkimuksia ja spinkubittien suorituskykyä voidaan edelleen optimoida tulevaisuudessa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 4.6.2019
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.
