Fraunhofer tutkii kvanttitunnistimista kvanttitietokoneisiin

Fraunhofer-instituutti kehittää parhaillaan kvanttitunnistinteknologiaa, joka lupaa mullistaa mittaustekniikan ja luoda pohjaa tulevaisuuden kvanttitietokoneille. Tutkimus keskittyy erityisesti timanttipohjaisiin sensoreihin, jotka toimivat huoneenlämmössä, poistaen tarpeen monimutkaisille ja kalliille jäähdytysjärjestelmille, joita perinteisesti vaaditaan kvanttilaitteilta.

Nämä uudet kvanttitunnistimet ovat poikkeuksellisen pieniä ja herkkiä, mahdollistaen äärimmäisen tarkat mittaukset pienimmistäkin signaaleista. Teknologian potentiaalisia sovelluksia ovat muun muassa puolijohdeteollisuuden nanopiirien testaus ja lääketieteellinen diagnostiikka. Esimerkiksi aivoaaltojen mittaukset voitaisiin tulevaisuudessa toteuttaa ohuella tunnistinkalvolla pään päällä perinteisten, suurten ja jäähdytystä vaativien laitteiden sijaan.

Fraunhoferin tutkijat pyrkivät edelleen parantamaan teknologiaa erityisesti jäähdytyksen osalta. He käyttävät timanttia, jossa typpivakanssikeskus, käsitelty vangitsemaan ja kontrolloimaan elektronia, toimii itse anturina. Tämän elektronin ja timantin välinen vuorovaikutus mahdollistaa heikkojen magneettikenttien mittaamisen pitkiä aikoja. Suurimmat haasteet liittyvät ylitehokkaiden, virheettömien kristallien kasvatukseen.

Fraunhofer IAF -instituutti on perustanut sovelluslaboratorion kvanttitunnistinteknologialle edistääkseen yhteistyötä teollisuuden ja muiden tutkimuslaitosten kanssa. Laboratorio tarjoaa käyttäjäystävällisiä kvanttitunnistinjärjestelmiä, joiden avulla pyritään löytämään uusia sovelluskohteita ja keräämään palautetta asiakkailta optimointia varten.

Kvanttitunnistimen perusperiaate vastaa kvanttitietokoneiden laskentayksikköä eli kubittiä. Vaikka sensoriteknologiassa käytetään yhtä kubittia mittausvälineenä, kvanttitietokoneet vaatisivat satoja tai tuhansia kubitteja rinnakkain prosessorien ja muistien rakentamiseksi. Fraunhoferin kvanttimagnetometri-hanke luo suotuisat olosuhteet tämän kehityksen edistämiselle.