Nano-verbinding brengt quantumcomputer stap dichterbij

De binnenkant van een gangbare computer. Foto: Karin Dalziel, Flickr.com
24 - 02 - 2012 ► 15:53



Menno Veldhorst (27), promovendus aan de Universiteit Twente, is er met een team internationale wetenschappers voor het eerst in geslaagd op nanoschaal twee materialen te verbinden, waarmee mogelijk het heel bijzondere Majorana fermiondeeltje gevonden kan worden. Het deeltje zou toegepast kunnen worden als bouwsteen in quantumcomputers.

Wat is er zo bijzonder aan dit deeltje?
“Zoals deeltjesfysici met miljoenen kostende apparaten speuren naar het Higgs-deeltje, zoeken wij naar het Majorana fermion. Het is een fermion, een elektron, maar dan met de bijzondere eigenschap dat het zijn eigen antideeltje is. Het bestaan van het Majorana fermion is al in 1938 voorspeld en met de komst van nanotechnologie is het nu mogelijk geworden de theoretisch juiste voorwaarden te scheppen om het te vinden. Dat heeft de jacht nieuw leven ingeblazen.”

Wat zijn de voorwaarden om zo’n deeltje te laten ontstaan?
“Het is in theorie mogelijk het deeltje te laten ontstaan door twee heel bijzondere materialen te koppelen. Enerzijds is een supergeleider nodig, een materiaal dat geen weerstand heeft, waardoor er geen verlies van energie is wanneer stroom door het materiaal loopt. Anderzijds is een topologische isolator nodig, een materiaal dat in principe isolerend is en geen stroom doorlaat. Doordat het echter een bijzonder oppervlak heeft kan er op de rand wel stroom doorheen lopen.”

En dat is jullie nu gelukt?
“Ja, we zijn er nu voor het eerst in geslaagd een verbinding te maken tussen zo’n topogische isolator en twee supergeleiders. Hierdoor wordt het oppervlak van de topologische isolator ook supergeleidend en op het contactvlak van beide materialen kan in theorie een Majorana fermion ontstaan.”

Is dat niet ook al een doorbraak?
“Het feit dat wij voor het eerst succesvol een verbinding tussen een topologische isolator en een supergeleider tot stand gebracht hebben is inderdaad op zich ook belangrijk nieuws. Het opent perspectieven in de wereld van sensoren en meetapparatuur, waar ‘gewone’ supergeleidende materialen al gebruikt worden in heel nauwkeurige sensoren. Deze nieuwe verbindingen kunnen weleens superieure kwaliteiten hebben door de bijzondere eigenschappen van de topologische isolator.”

Kan de wetenschap dan binnenkort groot nieuws van jullie verwachten?
“Nou, het is niet zo dat we het deeltje nu zomaar vinden, het is een eerste stap. We gaan nu verder door een supergeleidende ring te maken, onderbroken door twee van de nieuwe supergeleidende verbindingen. Daarmee hopen we op korte termijn de eerste hints te krijgen van het deeltje. Maar voordat je echt een ontdekking kunt rapporteren wil je wel heel duidelijk en onomstotelijk bewijs hebben, dus dat zal nog wel even duren. Wel denken wetenschappers al aan toepassingen van dit deeltje en lopen er al projecten om het Majorana fermion als bouwsteen voor een quantumcomputer te gebruiken.”

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.

Willemijn Sneep



Geen reacties mogelijk.

artikelen van Willemijn Sneep:
Science Fictionfilm die werkelijk kan worden
Apneu-patiënt slaapt door slimme trilband
Medewerkers zwakste schakel in beveiliging UT
Nano-verbinding brengt quantumcomputer stap dichterbij