Onderzoekers van de Universiteit Twente en de Universiteit Utrecht hebben voor het eerst laten zien dat je quantumtoestanden in het ultrasmalle materiaal germaneen aan en uit kunt schakelen met alleen een elektrisch veld. De onderzoekers wisten heel precies de elektrische veldsterkte te wisselen, waardoor de bijzondere “topologische” toestanden in nanolinten verdwijnen of juist ontstaan.
Quantumcomputers rekenen niet met nullen en enen, maar met quantumbits die beide toestanden tegelijk kunnen aannemen. In theorie maakt dat ze supersnel en -krachtig, maar in de praktijk is het bouwen van quantumbits een enorme uitdaging: ze zijn namelijk heel gevoelig voor ruis en raken hun informatie snel kwijt. Onderzoekers zoeken daarom naar materialen die stabiel genoeg zijn om de kwetsbare quantumtoestanden te beschermen. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht en de Universiteit Twente laten zien dat ultrasmalle reepjes van het materiaal germaneen zomaar eens veelbelovend kunnen zijn.
Germaneen lijkt qua vorm op het bekende materiaal grafeen. Het bestaat uit één laag germaniumatomen in een licht golvend patroon. In extreem smalle linten (2–4 hexagonen breed) ontstaan aan de uiteinden zogeheten zero-dimensionale topologische toestanden. Die zijn interessant als bouwstenen voor stabiele quantumbits, omdat ze van nature beschermder zijn tegen ruis dan normale quantumtoestanden. Dit nieuwe onderzoek laat voor het eerst zien dat je tussen deze toestanden kan schakelen met een lokaal elektrisch veld. “We kunnen deze topologische eindtoestanden volledig onder elektrische controle brengen”, zegt Esra van ‘t Westende van de Universiteit Twente, mede-auteur van de publicatie. “Door de afstand tussen de scanning-tunnelingmicroscoop en het nanolint te wisselen, passen we het lokale elektrische veld aan. Daarmee schakelen we de quantumtoestand letterlijk aan of uit.”
Lees het hele verhaal op de site van de UTwente of de site van de Universiteit Utrecht.
