Wetenschappers van de TU Delft en de Stichting FOM zijn erin geslaagd om een stabiele mini-quantumcomputer bestaande uit vier quantumbits op een chip van diamant nauwkeurig uit te lezen. Ze maakten hierbij gebruik van ‘verstrengeling’. Dat is een quantummechanisch verschijnsel waarbij de toestanden van twee deeltjes niet los van elkaar gezien worden: hun toestanden zijn met elkaar verbonden, ook als ze zich op grote afstand van elkaar zouden bevinden.
In een quantumcomputer fungeert de draairichting of spin van zowel individuele elektronen als atoomkernen als quantumbit: linksom draaien is een '0', rechtsom een '1'. Het probleem van quantumbits is dat ze weinig stabiel zijn. Ze vervallen al heel snel, waardoor berekeningen vroegtijdig worden afgebroken.
Verstrengeling
Dit vervalprobleem hebben de onderzoekers handig omzeild door atoomkernen als qubits te gebruiken. Dat zijn relatief stabiele quantumbits, omdat ze nauwelijks wisselwerken met hun omgeving. Ze zijn echter ook lastig 'uit te lezen'.
Het onderzoeksteam van de TU Delft, onder leiding van quantumonderzoeker Ronald Hanson, heeft dit probleem opgelost door de atoomkernen te verstrengelen met een elektron. Dat maakt dat ze de toestand van het elektron kunnen uitlezen en daarmee de oorspronkelijke toestand van de atoomkernen herleiden. De spins van die kernen worden door deze manier van uitlezen echter niet verstoord, waardoor de qubits geschikt blijven voor nieuwe berekeningen in de quantumcomputer.
Diamant
Deze innovatieve meettechniek van de onderzoeksgroep opent volgens de onderzoekers de deur naar andere onderzoeksgebieden, zoals teleportatie. Ook willen de onderzoekers veel-deeltjes verstrengeling gaan testen in het lab. Ze demonstreren hun techniek op een mini-quantumcomputer bestaande uit vier quantumbits op een chip van diamant.
Diamant is sinds een paar jaar een favoriet materiaal voor het bouwen van experimentele quantumcomputers. Het voordeel van dit element is dat hierin quantumtoestanden weinig verstoord worden.
Nature
De onderzoekers publiceren hun resultaten woensdagavond 21 september 2011 online in Nature. Het onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door een Marie Curie Intra European Fellowship uit het Zevende Kaderprogramma, FOM, the European Commission (SOLID) en de Research Corporation for Science Advancement (RCSA).
