Yhteystiedot

Ammattilehti.fi
Vironkatu 9, 00170 Helsinki
www.ammattilehti.fi

Janne Jokela
janne.jokela@ammattilehti.fi
050 412 9030

Taneli Jokela
taneli.jokela@ammattilehti.fi
050 320 8174

Tero Lahtinen
tero.lahtinen@ammattilehti.fi
050 464 7972

Satunnaiset kuvat

Tutkijat rakensivat lämpöventtiilin kvanttibitistä

Share |
10.07.2018 9:49

nanoventtiili.jpg

Aalto-yliopiston tutkijat selvittävät, voisivatko nanokokoiset kvanttilämpövoimakoneet olla perinteisiä koneita tehokkaampia.

Arvostetussa Nature Physics -lehdessä julkaistussa artikkelissaan Aalto-yliopiston professori Jukka Pekolan johtama ryhmä osoittaa, miten pienet kvanttijärjestelmät ovat vuorovaikutuksessa ympäristöönsä ja miten energia liikkuu sekä kvanttijärjestelmän sisällä että kvanttimaailman ja makroskooppisen maailman välillä. Pekolan ryhmä tutkii systeemejä, joissa kvantti-informaatio ja termodynaamiset ilmiöt esiintyvät yhtä aikaa.

“Olemme toteuttaneet pienen lämpöventtiilin, joka perustuu kvanttitietokoneiden ja kvanttilämpövoimakoneiden perusosaseen, suprajohtavaan kvanttibittiin eli kubittiin”, professori Pekola kertoo.

Kvanttitietokoneissa kubittien tulee toimiakseen säilyttää herkkä kvantittunut tilansa eristyksissä ulkomaailman häiriöistä. Kvanttimaailman lämpövoimakoneissa kubittien taas pitäisi kytkeytyä ympäristöönsä, jotta lämpö voisi siirtyä paikasta toiseen.

Ratkaistavaksi jää erityisen hankala ongelma: miten ulkoisiin lämpölähteisiin kytketty kvanttijärjestelmä saavuttaa termisen tasapainon, kun lämpö kulkee järjestelmien välillä yksittäisten fotonien mukana?

”Kontrolloimme kubittia magneettikentällä niin, että voimme käyttää sitä kuin säätöventtiiliä. Se joko päästää fotoneita kubitin läpi tai estää niiden virtauksen”, selittää Aalto-yliopiston tutkijatohtori Alberto Ronzani, artikkelin pääkirjoittaja.

Kvanttilämpökoneella voi muuttaa lämpöenergiaa sähköiseksi tai mekaaniseksi energiaksi – tai sitä voi käyttää takaperin, jäähdyttimenä.

“Olemme nyt osoittaneet, miten tällainen lämpökytkin toimii joissain tilanteissa. Tavoitteemme on selvittää teoreettisia ja kokeellisia menetelmiä yhdistelemällä, miten kvanttijäähdyttimet ja -lämpökoneet ylipäätään toimivat. Nyt saavuttamamme tulos on merkittävä tieteellinen askel rajatuista kvanttijärjestelmistä, jotka ovat häiriöttömiä ja häviöttömiä, kohti häviöllisiä eli täysin avoimia järjestelmiä, Pekola sanoo.

Tutkijaryhmään kuuluivat Alberto Ronzani, Bayan Karimi, Jorden Senior, Joonas Peltonen ja Jukka Pekola Aalto-yliopistosta sekä kokeelliseen osuuteen osallistuneet Yu-Cheng Chang ja ChiiDong Chen Kiinan tasavallan Taiwanin kansallisesta yliopistosta ja Academia Sinican fysiikan instituutista.

Jukka Pekola johtaa Suomen Akatemian tutkimuksen kansallista huippuyksikköä Quantum Technology Finland. Kokeellinen tutkimus tehtiin mikro-, nano- ja kvanttiteknologian kansallisessa OtaNano-tutkimusinfrastruktuurissa.

Tutkimusartikkeli:
A. Ronzani, B. Karimi, J. Senior, Y.-C. Chang, J.T. Peltonen, C.D. Chen, J.P. Pekola: ‘Tunable photonic heat transport in a quantum heat valve’. Nature Physics 14:7 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0199-4

20.11.2018 10:01Hydroscand on mukana FinnMateria 2018 -messuilla 21.-22.11. Jyväskylän Paviljongissa - tervetuloa osastolle B554
19.11.2018 9:11Hitsauspinnoitteeseen parannuksia viisaalla CMT-menetelmällä
18.11.2018 11:24Valmet toimittaa savukaasujen pesu- ja lämmöntalteenottolaitoksen Kotkan Energian Korkeakosken hyötyvoimalaitokselle
17.11.2018 9:33Korkeapainevesisumujärjestelmä parantamaan työympäristön terveellisyyttä ja puhtautta - Fluiconnecto vesihydrauliikan edelläkävijä
16.11.2018 12:01Bosch Rexrothin Tekniikan Trendit -tapahtuma keräsi alan osaajat Helsinkiin
15.11.2018 8:30ABB:n uusinta digitekniikkaa Viking Linen uuteen alukseen Itämerelle
14.11.2018 18:01Parkerin uudet GLF iprotect® -matalapainesuodattimet saavat pisteet tehokkuudesta ja kestävyydestä
14.11.2018 15:00FLUID Finland on nyt Facebookissa - seuraa alan mielenkiintoisia asioita myös somessa
14.11.2018 11:03Suomen kansantalous kasvoi syyskuussa
13.11.2018 9:22Robottiviikko tuo Turkuun myös Tampereen robotteja

Siirry arkistoon »