Supersnelle computer in zicht

Nieuws | de redactie

31 januari 2012 | Een nieuwe groep elektronische materialen met vreemde eigenschappen biedt zicht op de bouwstenen voor supersnelle quantumcomputers. FOM heeft hierbij met Japanse collega's een doorbraak gemaakt.

Onderzoekers van FOM, het Institute of Physics van de UvA en hetNational Institute for Materials Science in Tsukuba (Japan) hebbenaangetoond dat de elektronen in een topologische supergeleider zichongewoon gedragen. De elektronen versmelten in exotische paren metbijzondere quantumeigenschappen. De belangstelling voortopologische supergeleiders is groot, omdat zij als fundamentelebouwstenen kunnen dienen voor toekomstige quantumcomputers.

Topologische isolatoren vormen een nieuwe groep elektronischematerialen met vreemde eigenschappen. Ze geleiden aan de binnenkantgeen stroom, maar aan het oppervlak (of aan de randen) juist wel.Uitzonderlijk is dat de stroom aan het oppervlak ‘topologischbeschermd’ is.

Toepassing in nieuw soort electronica?

Normale strooiprocessen voor de elektronen zijn uitgeschakeld endit stelt toepassing in de spintronica, een nieuw soortelektronica, in het vooruitzicht. Nog spannender is dat sommigetopologische isolatoren door een geringe aanpassing van hunsamenstelling om te toveren zijn in hun tegenpool:supergeleiders.

Het onderzoeksteam rond dr. Anne de Visser keek naar detopologische supergeleiderCu_xBi₂Se_3,die bij een temperatuurvan ongeveer 3,5 Kelvin supergeleidend wordt. Elektrischetransportmetingen laten zien dat de overgangstemperatuur op eenunieke, universele manier afhangt van een uitwendig aangelegdmagneetveld. Deze bevindingen wijzen erop dat de elektronenkoppelen tot supergeleidende spin-triplet paren, in tegenstellingtot spin-singlet paren zoals in de meeste bekende supergeleiders.Dit betekent dat Cu_xBi₂Se₃inderdaad aan een van de belangrijkste voorwaarden voortopologische supergeleiding voldoet.  

Wedstrijd om quantumbits

Topologische supergeleiders zijn een belangrijke stap in derealisatie van Majorana fermionen, quasideeltjes diegelden alskoploper in de wedstrijd om robuuste quantumbits te bouwen. Dat kanvanwege hun bijzondere statistische eigenschappen en de zwakkekoppeling met de buitenwereld.

Met quantumbits kunnen supersnelle computers gemaakt worden,zogenaamde topologische quantumcomputers. Dit onderzoek isonderdeel van het nieuwe FOM-programma ‘Topological Insulators’ datnet van start is gegaan.