Nykyään tutkijoiden haasteena on saada herkät kvanttijärjestelmät pelaamaan yhteen mekaanisten järjestelmien kanssa, jotka ovat paljolti jo olemassa olevaa tekniikkaa. Chicagon yliopiston ja Argonne National Laboratoryn tutkijat ovat rakentaneet mekaanisen järjestelmän eli eräänlaisen pienen "kaikukammion" ääniaallolle. Aaltoa voidaan hallita kvanttitasolla kytkemällä se kvanttipiireihin.
Läpimurto voisi laajentaa kvanttitekniikan ulottuvuutta uusiin kvanttiantureihin, viestintään ja muisteihin. – Näiden kahden tekniikan saaminen keskustelemaan keskenään on avainasemassa kaikentyyppisille kvanttisovelluksille. Tällä lähestymistavalla olemme saattaneet mekaanisen järjestelmän kvanttiohjauksen tasolle, joka on paljon enemmän kuin aiemmin on saatu aikaan, sanoo professori Andrew Cleland Argonnen Kansallisesta laboratoriosta.
Erityisesti Cleland toteaa, että on ollut paljon kiinnostusta integroida kvantti- ja mekaanisia järjestelmiä, jotta saataisiin aikaan uskomattoman tarkkoja kvanttiantureita. Nämä voisivat havaita pienimmät värinät tai olla vuorovaikutuksessa yksittäisten atomien kanssa.
Clelandin tutkimus keskittyy osittain kvanttipiireihin, ja hän halusi liittää yhteen näitä piirejä laitteeksi, joka tuottaa pinta-akustisia aaltoja. Tämä ilmiö on avainasemassa jokapäiväisissä laitteissa, kuten matkapuhelimissa ja radiovastaanottimissa.
Keskeinen läpimurto oli rakentaa kaksi järjestelmää erikseen, erilaisista materiaaleista ja sitten yhdistää ne. Tämän ansiosta ryhmä kykeni optimoimaan kumpaakin komponenttia ja silti saada ne kommunikoimaan keskenään. Molempia täytyy pitää hyvin, hyvin kylminä - vain kymmenestuhannesosa asteen verran absoluuttisen lämpötilan yläpuolella.
Tutkijat ovat innoissaan, koska kytkentä antaa heille alustan kokeilla ääniä kvanttitasolla. Cleland toteaa, että ääni liikkuu 100 000 kertaa hitaammin kuin valo, mikä antaa enemmän aikaa tehdä asioita. – Jos esimerkiksi tallentaa kvantti-informaatiota muistiin, se voi säilyä paljon pidempään äänessä kuin valossa.
Tekniikka voisi johtaa muuntamaan ultrakylmässä toimivan kvantti- informaation optisiksi signaaleiksi, jotka voitaisiin sitten välittää suurilla etäisyyksillä huoneenlämmössä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 3.12.2018
