Kwantumcomputer dichterbij
Nederlandse en Britse onderzoekers hebben een belangrijke stapgezet in het dichterbij brengen van een razendsnellequantumcomputer van silicium. Ze zijn erin geslaagd om een elektronin silicium tegelijkertijd in twee verschillende quantumtoestandente brengen met de infrarood vrije-elektronenlaser FELIX vanFOM-Instituut Rijnhuizen. Silicium, het basismateriaal van demoderne elektronica, is eenvoudig te bewerken en biedt daarombelangrijke voordelen ten opzichte van alternatieve manieren om eenquantumcomputer te realiseren, zoals complexe ‘atom traps’.
In het onderzoek laten Britse natuurkundigen van enkeleuniversiteiten (Surrey, UCL en Heriot-Watt) en het London Centrefor Nanotechnology, in samenwerking met onderzoekers van hetNederlandse FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen, zien dat zeeen fosforatoom, een veel voorkomende verontreiniging in silicium,kunnen gebruiken als onderdeel van een toekomstige quantumcomputer.Een quantumcomputer rekent sneller en efficiënter dan conventionelecomputers door slim gebruik te maken van de bizarre natuurwettenvan de quantummechanica. Volgens de natuurkunde van de kleinstedeeltjes kan een geheugenelement in een quantumcomputertegelijkertijd verschillende sets data verwerken en bijvoorbeeldefficiënt codes kraken, onbreekbare codes opzetten, of razendsneldatabases doorzoeken.
De onderzoekers gebruikten de infrarood vrije-elektronenlaserFELIX van FOM-Rijnhuizen om het fosforatoom in een specialecombinatie van energietoestanden te brengen. De FELIX-laser wasessentiëel voor het onderzoek; het is wereldwijd een van de weinigeinstallaties die de benodigde ultrakorte lichtflitsen met de juistegolflengte en energie produceert. Door de manier waarop ze hetfosforatoom belichtten, kreeg het team precieze controle over hettijdstip waarop het atoom de opgeslokte energie weer uitzond – eenlicht-echo. Dat verschijnsel toont aan dat de Brits-Nederlandseonderzoekers het fosfor exact in de gewenste superpositie vanquantumtoestanden kunnen brengen, een criterium voor succesvolgebruik in een quantumcomputer.
Het volledige artikel ‘Coherent control of Rydberg states insilicon’, verschenen in Nature, leest u
