ENGINEERINGNET.BE - Kwantumcomputers maken gebruik van kwantumeigenschappen van materialen; eigenschappen die zich pas voordoen op lengteschalen van enkele tientallen nanometers.
Hierdoor vraagt een kwantumcomputer om compleet andere bouwstenen dan een klassieke computer. Wetenschappers wereldwijd werken aan deze bouwstenen, maar wat nu de beste materialen voor de verschillende bouwstenen zijn, is vooralsnog onduidelijk.
Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben, in samenwerking met de Technische universiteiten Delft en Eindhoven, een nieuwe bouwsteen ontwikkeld. Ze slaagden er in om nanodraadjes, gemaakt van germanium en silicium, te creëren waarin je individuele elektronen kunt opsluiten in een quantum dot. Hierin kan tegelijkertijd supergeleiding plaatsvinden.
De combinatie van een quantum dot en supergeleiding maakt het mogelijk om Majorana-fermionen te vormen: exotische deeltjes die hun eigen antideeltje zijn en gezien worden als een belangrijk ingrediënt van de toekomstige kwantumcomputer.
Het is niet voor het eerst dat wetenschappers er in slaagden om nanodraadjes met daarop quantum dots te creëren waarin supergeleiding kan plaatsvinden. Maar het is wel nieuw dat dit gelukt is met draadjes gemaakt van een kern van germanium, met daaromheen een schil van silicium.
In hun onderzoek groeiden de onderzoekers een draadje met een diameter van circa 20 nanometer. Vervolgens voorzagen ze dit van minuscule elektrodes van aluminium. Bij een temperatuur van 0,02 graden Celsius boven het absolute nulpunt van -273,15 graden Celsius slaagden ze er in om supergeleidende stroom door het draadje heen te laten lopen. Met een extern elektrische veld wisten ze een quantum dot te vormen met precies één gat er op (oftewel de afwezigheid van een elektron).
Groot voordeel is dat dit materiaal met extreme nauwkeurigheid is te fabriceren: elk atoom zit op de juiste plek, aldus onderzoeker Joost Ridderbos.
“Dit is een ideaal materiaal om fundamenteel onderzoek te doen dat relevant is voor de ontwikkeling van kwantumcomputers.”
