Spin van elektronen in quantumdots bruikbaar als bit voor quantumcomputer?

Onderzoek & Wetenschap 14/01/2021 14:28:45

TU Eindhoven onderzocht of de spin van elektronen in quantumdots is te manipuleren door de quantumdot in een nanodraad te onderwerpen aan trekkrachten, voor gebruik in quantumcomputers.

Lees hieronder verder   
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Alternatief fossiele brandstof voor stoomproductie

Webinar

vrijdag 29 januari 2021

Postgraduaat Vastgoedkunde

Leuven of Kortrijk

van 4/02/2021 tot 10/12/2021

Toekomst federaal energiebeleid

Webinar

woensdag 10 februari 2021

'Digital Twin' versterkt maakindustrie?

Online event

vrijdag 12 februari 2021

Interpack

Messe Düsseldorf

van 25/02/2021 tot 3/03/2021

Klimatisatie van gebouwen

Online

van 5/03/2021 tot 25/06/2021

Keuze van de redactie

(25/1) Deloitte opent nieuw duurzaam kantoor op West-Vlaamse innovatiecampus

(25/1) Pauwels Consulting heeft Nederlandse Javaspecialist overgenomen

(21/1) Jan De Nul baggert met 100% duurzame drop-in biobrandstof

(20/1) Siemens combineert offshore productie van groene waterstof

(19/1) Gimv verkoopt telecomspecialist OTN Systems

(19/1) VINCI Energies heeft Legendre Conveyors overgenomen

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Een quantumdot is een nanodeeltje van halfgeleidermateriaal dat zich in bepaalde opzichten gedraagt als een atoom. Zo kunnen quantumdots elektronen aan zich binden met een welbepaalde spin - een tweewaardige quantumeigenschap die lijkt op het draaien van een tol.

Die spin is te gebruiken om informatie in op te slaan en kan zo fungeren als bit voor een quantumcomputer. Het manipuleren van elektronspin kan in principe met een magneetveld, aldus promovendus Hans Tholen van TU Eindhoven.

“Het is echter ondoenlijk om individuele quantumdots te manipuleren met de benodigde hoge magneetvelden, met een sterkte tot wel 10 Tesla. Je hebt dan een joekel van een magneet nodig, terwijl de quantumdots heel klein zijn - zo’n tien nanometer.” Daarom is het praktisch onmogelijk om voor elke quantumdot een ‘eigen’ magneetveld aan te leggen.

Tholen ging daarom uit van min of meer het omgekeerde: hij hield het magneetveld constant en probeerde aan te passen hoe de quantumdot op de waarde van het magneetveld reageert.

Die interactie tussen de elektronspin en een magneetveld wordt onder meer bepaald door de specifieke eigenschappen van het halfgeleidermateriaal waarvan de quantumdot is gemaakt. Tholen: “Die kun je aanpassen door de quantumdot iets in te drukken of uit te rekken.”

Tholen onderzocht onder meer quantumdots in nanodraden. “Die quantumdots kun je maken door tijdens het groeiproces van een nanodraad een schijfje van een ander materiaal in te voegen."

“We waren op zoek naar een situatie waarin je de sterkte van de interactie tussen de elektronspin en het magneetveld van negatief naar positief kunt verschuiven door de trekkracht op de nanodraad te variëren. Dat is nodig om de elektronspins te manipuleren.”

Volgens Tholens berekeningen bleek de component van het magneetveld loodrecht op het oppervlak van de quantumdot, in de lengterichting van de nanodraad, te voldoen aan die vereiste.

Daarbij gaat het niet zozeer om de interactie met een elektron, maar met het ‘gat’ dat een elektron achterlaat nadat deze met behulp van wat laserlicht in een hogere energietoestand is gebracht. Zo’n gat is een quasideeltje dat zich gedraagt als een elektron met tegengestelde lading en spin.

Tholen nam vervolgens een nanodraad, die hij bevestigde op een piezo: een blokje materiaal dat krimpt of uitzet afhankelijk van de elektrische spanning waaraan het materiaal wordt blootgesteld.

“Op die manier konden we de nanodraad, en dus de quantumdot, ongeveer met een tiende uitrekken”, vertelt hij. “Dat deden we middenin een supergeleidende elektromagneet, gekoeld met vloeibaar helium in een twee meter hoge cryostaat.”

Het resultaat van dit getrek las hij aan de hand van laserlicht af dat hij van bovenaf door de centrale schacht van de elektromagneet stuurde. De uitkomsten van het experiment kwamen volgens Tholen overeen met de theoretische modellen.

Voordat deze methode is toe te passen in een quantumcomputer moet er nog veel gebeuren. “De hoeveelheid rek die ik heb toegepast was voldoende om aan te tonen dat het principe werkt, maar voor praktische toepassing heb je grotere krachten nodig.”

Hoe je die het best op zulke kleine schaal kunt opwekken, daar zullen anderen zich over moeten buigen. Tholen gaat nu aan de slag bij chipmachinemaker ASML. << (Lydia Heida) (foto: TU Eindhoven - Bart van Overbeeke)

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

Ontwikkeling zonnefolies voor ramen en zonnepanelen

TNO ontwikkelt met universiteiten en bedrijven functionele folies voor ramen en gebouwgeïntegreerde zonnepanelen, om 20% van het energieverbruik van gebouwen te besparen.

Jan De Nul baggert met 100% duurzame drop-in biobrandstof

Vanaf 1 februari zal Jan De Nul in opdracht van de Vlaamse Overheid, agentschap Maritieme Dienstverlening en Kust (MDK), zo’n 500.000 m³ zand op het strand van Raversijde aanbrengen.

Uniek resistentiegen tegen bladvlekkenziekte

Een internationaal consortium kan het resistente Stb16q-gen kloneren en succesvol in tarwe introduceren. Om zo de strijd aan te binden met de gevreesde schimmel Zymoseptoria tritici.

VIL IT-systemen leiden tot efficiëntere grenscontroles

In het project Digital Gateway2Governement werden systemen ontworpen voor gedigitaliseerde communicatie tussen de bedrijven en de overheidsdiensten die betrokken zijn bij de grenscontroles.

Groene waterstof moet energietransitie in Picardisch Wallonië versnellen

Luminus en het Agentschap voor Territoriale Ontwikkeling IDETA hebben een gezamenlijk project voorgesteld voor de ontwikkeling van vier groene waterstofstations in Picardisch Wallonië.

HTC-Enterprise als deel van de oplossing

HTC-Enterprise is een onderneming gegroeid uit de passie voor technologie en het ondernemerschap op zich. Het bedrijf biedt voor tal van bedrijven en sectoren een gepaste oplossing aan.

Kunstmatige intelligentie zoekt nieuwe antibiotica

Slimme software (kunstmatige intelligentie) van de Leidse en Wageningse universiteit doorzocht genomen van bacteriën en vond 42 clusters DNA die coderen voor eiwitten met antibiotica-werking.

DEME voert onderhoudsbaggerwerken op Schelde op LNG uit

Een dual fuel sleephopperzuiger van DEME voert sinds kort de onderhoudsbaggerwerken uit op de Schelde. Tijdens deze werken vaart het schip op LNG, een primeur in Vlaanderen.

Vernieuwde VPLog-i-R stroomsensor met Modbus interface

VPInstruments, fabrikant en wereldwijde leverancier van instrumentatie en monitoringssystemen voor perslucht en gassen, biedt nu een vernieuwde versie van de bewezen VPLog-i stroomsensor met een Modbus interface. De VPLog-i-R is het enige type Rogowski stroomsensor met RS485 (Modbus RTU) uitgang. >>

Partners