Syyskuussa 2020 Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijat paljastivat kehittäneensä huippunopean nanokokoisen säteilyilmaisimen, bolometrin, jonka nopeus oli riittävä kvanttitietokoneen kubittien lukemiseen.
Nyt professori Mikko Möttönen on tiiminsä ja yhteistyökumppaniensa kanssa saanut Jane ja Aatos Erkon säätiöltä ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiöltä Tulevaisuuden tekijät -ohjelman rahoituksen. Sen avulla he haluavat jalostaa bolometriteknologian osaksi paitsi kvanttitietokoneita myös superpakastimia ja terahertsikameroita. Kyseessä olisi ensimmäinen kerta, kun uutta bolometria hyödynnetään käytännön sovelluksissa.
Nanokokoisen bolometrin rakentaminen oli suuri urakka, Möttönen kertoo.
”Halusimme kehittää maailman parhaan säteilyilmaisimen. Meni seitsemän vuotta, että saimme sen toimimaan, ja kolme vuotta olemme vielä parannelleet sitä entisestään.”
Kvanttitietokoneeseen vaadittava nopeus saavutettiin, kun ryhmä korvasi bolometrissa aiemmin käytetyn kultapalladiumin grafeenilla, grafeenipohjaisiin laitteisiin erikoistuneen professori Pertti Hakosen tiimin avulla.
”Nyt meidän on tarkoitus demonstroida ensimmäistä kertaa maailmassa kvanttibitin informaation lukemista säteilyilmaisimen avulla”, Möttönen sanoo.
VTT on hankkeessa mukana viemässä ilmaisinten valmistusta yksittäisistä prototyypeistä kohti teollisempaa valmistusta. VTT:llä on kokemusta terahertsibolometreista ja grafeenista erityisesti Sanna Arpiaisen ja Joonas Goveniuksen tutkimusryhmissä, sekä aihepiiriin oma tutkimusprofessori Mika Prunnila.
”Sovellamme bolometrien valmistuksessa uusinta grafeeniteknologiaa, jota kehitetään esimerkiksi yhdessä eurooppalaisen puolijohdeteollisuuden kanssa”, VTT:n tutkimustiimin vetäjä Sanna Arpiainen kertoo.
Hankkeessa on tarkoitus tehdä myös yritysyhteistyötä superpakastimia eli kryostaatteja valmistavan Blueforsin ja terahertsikameroita valmistavan Asqellan kanssa.
Bolometri voi auttaa pääsemään eroon kvanttitietokoneita jäähdyttäviä kryostaatteja haittaavasta lämpösäteilystä.
”Nykyiset kryostaateissa olevat lämpömittarit mittaavat metallilevyjen lämpötilaa. Uusi, bolometriin perustuva lämpömittarityyppi mittaisi juuri kryostaatin sisällä olevan säteilyn lämpötilaa”, sanoo Möttönen.
Jäähdytetyt terahertsikamerat havaitsevat esimerkiksi ihmisestä lähtevää lämpösäteilyä. Bolometrin avulla voitaisiin kehittää ensimmäistä kertaa lämpökameran kenno, joka havaitsee yksittäisiä fotoneja.
”Jos pystymme näkemään ja laskemaan yksittäiset terahertsifotonit, pääsemme eroon paljosta kohinasta ja saamme kameran kuvaa tarkemmaksi. Terahertsikameroita voi käyttää muun muassa turvasovelluksissa lentokentillä ja varastoissa”, Möttönen tarkentaa.
Möttösen Kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmä on osa Suomen Akatemian Kvanttiteknologian huippuyksikköä (QTF) ja kansallista kvantti-instituuttia (InstituteQ). Näitä tahoja hankkeessa edustavat myös professori Pertti Hakosen ja professori Zhipei Sunin tutkimusryhmät. Muista Aallon professoreista on mukana Ville Viikari antennisuunnittelussa ja bolometrien lukupiirin optimoinnissa. Kokeissa hyödynnetään kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria.
Kansainvälisiä yhteistyökumppaneita ovat muun muassa professori David Haviland Kuninkaallisesta teknillisestä korkeakoulusta (KTH) ja professori Yannis Semertzidis Aksionien ja tarkkuusfysiikan tutkimuskeskuksesta (CAPP).
Rajapyykki saavutettu - uusi säteilyilmaisin on riittävän nopea kvanttitietokoneisiin
VTT:n grafeeniteknologiaa kehitetään 2D-Experimental Pilot Line -hankkeessa
Aalto-yliopistossa aletaan rakentaa vallankumouksellista fotoniparien kvanttilomittumiseen perustuvaa LED-valonlähdettä professori Pertti Hakosen johdolla. Tutkimusryhmä on saanut työhön Jane ja Aatos Erkon säätiöltä ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiöltä kolmivuotisen Tulevaisuuden tekijät -ohjelman rahoituksen.
Nykyiset tietokoneet ovat suuria energiasyöppöjä. Aalto-yliopiston tutkijat ovat juuri saaneet merkittävän Tulevaisuuden tekijät -rahoituksen ongelman ratkaisemiseksi.
Terapeuttisen toimintavideopelin pelaaminen voi helpottaa masennuspotilaiden oireita ja parantaa heidän kognitiivista toimintakykyään.
Uusi biomateriaali voisi korvata esimerkiksi styroksin ja kuplamuovin. Materiaalin kehitystä vauhditetaan tekoälyn avulla.
Kesäkuussa Aalto-yliopiston tutkijat kertoivat kehittämästään pinnoitteesta Nature-lehdessä. Nyt pinnoitteesta aletaan kehittää lukuisia kaupallisia sovelluksia muun muassa rakennus- ja elektroniikkateollisuuden kanssa.
Kennot voidaan valmistaa mustesuihkutulostimella ja silkkipainatuksella, ja niitä on myös mahdollista kuvioida tarpeiden ja toiveiden mukaan. Uuden teknologian myötä rakennukseen ei enää tarvittaisi erillisiä aurinkopaneelialueita.
