29 juli 2013Sluit venster
Wetenschappers realiseren quantumbit met gebogen nanobuisje
Amsterdam - Een van de grootste uitdagingen in de quantumwetenschappen is het bouwen van een werkende quantumbit, de basisschakeling voor de quantumcomputer. Een belangrijke theoretische kandidaat voor zo'n quantumbit is een gebogen koolstofnanobuisje. Wetenschappers van de TU Delft en de Stichting FOM, onder leiding van FOM-focusgroepleider prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven, zijn er als eersten in geslaagd een werkende quantumbit te maken met zo'n koolstofnanobuisje. FOM-promovendus Fei Pei voerde de metingen uit. Op 28 juli publiceerden zij hun resultaten in het vakblad Nature Nanotechnology.

Quantumcomputers hebben het voordeel dat ze bepaalde berekeningen veel sneller kunnen uitvoeren dan 'gewone' supercomputers. Een normale computerbit kan de waarde '1' of '0' hebben, maar een quantumbit kan rekenen met de toestand van 1 elektron, dat - door de bijzondere eigenschappen van de quantumwereld - die waardes allebei tegelijk kan hebben. "We noemen die toestand 'superpositie'", vertelt FOM-promovendus Fei Pei, die de metingen uitvoerde. "Het grootste probleem waar quantumfysici mee te maken hebben, is dat die superpositie heel snel verstoord wordt door externe factoren, door invloeden van andere deeltjes in de buurt."

De koolstofnanobuisjes van een paar nanometer groot hebben bijzondere eigenschappen die ze heel geschikt maken als materiaal voor quantumbits, maar tot nu toe kon niemand een enkel elektron manipuleren en 'lezen'. Dat is de wetenschappers nu gelukt. Ze bouwden daarbij voort op werk van collega's uit Kopenhagen, die in 2010 lieten zien dat een elektron in een gebogen nanobuis theoretisch gezien in quantumtoestand kon worden gebracht, en op hun eigen werk uit 2012, toen zij lieten zien dat ze een elektron in zo'n buisje konden uitlezen. Door beide resultaten bij elkaar te brengen ontstond een 'werkende' quantumbit.

"De volgende uitdaging zal zijn om de stabiliteit van deze quantumbit te verbeteren, want momenteel kunnen we de superpositietoestand nog niet lang vasthouden", stelt Fei Pei. "We gaan ons nu richten op het reduceren van de verstoringen, om zo de levensduur van de superpositie te verlengen."

De onderzoeksgroep van Leo Kouwenhoven heeft zijn pijlen gericht op een aantal mogelijke 'kandidaten' voor het maken van een werkende en stabiele quantumbit, waarvan het nanobuisje er een is. Een ander deel van het onderzoek richt zich op een quantumbit op basis van het fameuze Majorana-deeltje, dat eerder door de groep werd aangetoond. Welke kandidaat uiteindelijk het beste is, moet verder onderzoek aantonen.

"A valley-spin qubit in a carbon nanotube", is de titel van de paper, geschreven door Edward Laird, Fei Pei, en Leo Kouwenhoven, die verschenen is in Nature Nanotechnologyvan 28 juli 2013.
http://www.fom.nl
Sluit venster