Forskere udvikler interessante byggesten til kvantecomputere

Forskere ved MESA+ forskningsinstitut ved University of Twente, arbejder sammen med kolleger i Delft og Eindhoven, har med succes udviklet nanotråde, der tillader individuelle elektroner at blive fanget af en 'quantum dot', hvorpå superledning kan finde sted. Dette betyder, at sådanne nanotråde kan spille en rolle i udviklingen af ​​kvantecomputere. Resultaterne blev offentliggjort i dag i videnskabstidsskriftet Avancerede materialer .

Kvantecomputere gør brug af materialernes kvanteegenskaber:egenskaber, der kun udstilles i en skala fra et par dusin nanometer (et nanometer er en milliontedel af en millimeter). Det betyder, at en kvantecomputer har brug for et helt andet sæt byggeklodser end en standardcomputer. Forskere over hele verden arbejder på at skabe sådanne byggesten, men det er stadig uklart, hvilke materialer der giver de bedste komponenter.

Forskere ved University of Twente, arbejder med kolleger på de tekniske universiteter i Delft og Eindhoven, har med succes udviklet en ny og interessant byggesten. Det lykkedes dem at oprette nanotråde fremstillet af germanium og silicium, hvor individuelle elektroner kunne fanges (eksperimentet anvendte huller, 'dvs. fraværet af en elektron) i en kvanteprik, hvorigennem superledningsevne - en tilstand, hvor elektricitet bevæger sig gennem et medium uden nogen som helst modstand - kan forekomme. Kombinationen af ​​en kvantepunkt og superledning gør det muligt at oprette Majorana fermioner, eksotiske partikler, der er deres egen antipartikel, og som betragtes som en vigtig komponent i fremtidens kvantecomputere.

Det er ikke første gang, at det er lykkedes forskere at skabe nanotråde med kvantepunkter på, hvori der kan forekomme supraledelse. Det er, imidlertid, første gang, at dette er blevet gjort ved hjælp af nanotråde med en germaniumkerne og en siliciumskal. Ifølge forsker Joost Ridderbos er den største fordel ved dette materiale, udover sine kvanteegenskaber, er, at det er ekstremt veldefineret; det vil sige, det kan fremstilles med stor præcision, med hvert enkelt atom på det rigtige sted. Ridderbos:"Jeg kan ikke sige, om dette er det materiale, der i sidste ende vil blive brugt i kvantecomputere; jeg har ikke en krystalkugle. Det, jeg kan sige, er, at dette er et ideelt materiale til grundforskning, der er relevant for udviklingen af ​​kvantecomputere. Det er det perfekte materiale til at undersøge den bedste vej mod denne computer. "

Forskerne producerede først en ledning med en diameter på omkring 20 nanometer. De monterede den derefter med små aluminiumelektroder. Ved en temperatur på 0,02 grader Celsius over det absolutte nul (minus 273,15 grader Celsius) lykkedes det at føre superledende elektricitet gennem denne ledning, og ved hjælp af et eksternt elektrisk felt skabte de en kvantepunkt indeholdende præcis et elektronhul.