Nederlandse onderzoekers: doorbraak in qubit-systeem

Met quantumcomputers worden veel snellere berekeningen in de toekomst mogelijk. Hiervoor is een robuuste qubit, die snel manipuleerbaar is, essentieel. Elektronen en zogeheten 'gaten' (de afwezigheid van een elektron) hebben een magnetisch moment. De 'spin' van elektronen of gaten kan als qubit dienen. De twee mogelijke toestanden van de spin (omhoog of omlaag) worden hierbij gebruikt om quantuminformatie te coderen.

Nanodraden

Tot nu toe richtte het meeste onderzoek zich op het gebruik van elektronen-spins als qubits, maar deze verliezen de opgeslagen informatie snel. De spins van gaten zijn potentieel stabieler, maar konden tot nu toe niet gemanipuleerd worden. De onderzoekers slaagden erin nanodraden te maken met zowel elektronen-spins als gaten-spins. Ze konden de beide type spins in de nanodraden volledig elektrisch omdraaien met microgolfstraling, en daarmee de toestand van de qubits veranderen. Dit maakt een vergelijking tussen elektronen-qubits en gaten-qubits mogelijk.

Elektronen vs gaten

De spin van een gat heeft verschillende voordelen ten opzichte van elektron-spins. Met de manipulatie van gaten-spin hebben de onderzoekers daarom een veelbelovend nieuw qubit-systeem ontwikkeld. “Gaten-spins hebben de potentie om quantuminformatie langer te behouden en sneller gemanipuleerd te worden”, aldus onderzoeker Vlad Pribiag. Daarnaast biedt het manipuleren van zowel gaten-spins als elektronen-spins de mogelijkheid om quantuminformatie over grote afstanden uit te wisselen.
Het onderzoek is medegefinancierd door de Stichting FOM, NWO en de European Research Council (ERC).