Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Rishabh Upadhyay
Lämpölaitteiden suorituskyvyn parantaminen sirulla olevalla luotettavalla suprajohtavaan vuokubittiin pohjautuvalla hybridiarkkitehtuurilla.
Väitös Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, teknillisen fysiikan laitokselta.
Väitös Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, teknillisen fysiikan laitokselta.
Väitöskirjan nimi: Superconducting flux qubit for quantum thermodynamics experiments
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Rishabh Upadhyay
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: apulaisprofessori Thilo Bauch, Chalmers University, Sweden
Kustos: professori Jukka PekolaAalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Tässä väitöstyössä kehitetään kvanttilämpökoneita, joiden keskeisenä osana toimii suprajohtava vuokubitti, joka kytketään suprajohtaviin resonaattoreihin ja metallisiin lämpövarantoihin piialustalla. Tämä asetelma, jossa energiansiirto varantojen välillä välittyy vuokubitin toistuvan virittymisen ja relaksaation kautta, mahdollistaa lämpövirran tarkan hallinnan ja tutkimisen kvanttitasolla.
Kubittien ja resonaattoreiden väliset vahvat ja ultravahvat kytkennät ovat mielenkiintoista paitsi teoreettisestä näkökulmasta myös kokeellisessa maailmassa, jossa niiden toteutukset ovat edelleen pitkälti tutkimattomia erityisesti kvanttitermodynaamisessa yhteydessä. Työn alussa keskitytään luotettavan kytkentäarkkitehtuurin suunnittelemiseen saavuttaen kokeellisesti ultravahva kytkentä kubitin ja resonaattorin välille. Tämän jälkeen tätä arkkitehtuuria laajennetaan kubitin kytkemiseksi kahteen resonaattoriin sen molemmin puolin, mikä mahdollistaa hallitun lämmönsiirron resonaattoreihin kytkettyjen lämpövarantojen välillä. Tämä on ensimmäinen havainnollistus vuokubitin välittämästä tehokkaasta lämpövirrasta.
Lisäksi työssä kehitetään näitä kytkentöjä edelleen geometrisesti epäsymmetrisiksi ja hyödynnetään kubitin epälineaarisuutta yksisuuntaisen kvanttimikroaaltodiodin toteuttamiseksi tasoittaen tietä mahdollisille kvanttitason sovelluskohteille.
Työn lopuksi tarkastellaan tulevaisuudennäkymiä uusille kokeille ja sovelluksille, joissa vuokubittialustaa hyödynnettäisiin uudenlaisten kvanttitermodynaamisten ilmiöiden tutkimiseksi ja edistyksellisten lämpökoneiden kehittämiseksi.
Avainsanat: Kvanttitermodynamiikka, lämpötilan mittaaminen, kvanttielektrodynamiikka, suprajohtava vuokubitti, vahva kytkentä, suprajohtavat piirit, mesoskooppiset laitteet.
³¢¾±²õä³Ù¾±±ð³Ù´ÇÂá²¹: Rishabh.Upadhyay@aalto.fi
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):
Perustieteiden korkeakoulu väitöskirjat
OtaNano
Otaniemen mikro- ja nanoteknologioiden infrastruktuuri OtaNano on kansallinen tutkimusinfrastruktuuri kilpailukykyisen tutkimuksen harjoittamiseen nanotieteiden ja -teknologian sekä kvanttiteknologioiden alalla.
Zoom pikaopas