FET-OPEN subsidie voor topologische quantum toestanden in germanium nanodraden

18-10-2019 | door: Witold Kepinski

FET-OPEN subsidie voor topologische quantum toestanden in germanium nanodraden

Beperkte schaalbaarheid en de grote gevoeligheid van qubits als bouwstenen staan de komst van de nieuwe quantumcomputer in de weg. Onderzoekers van de Universiteit Twente zien voor deze belemmeringen een kansrijke oplossing. Een bijdrage van 3,1 miljoen euro van de EU uit het Future and Emerging Technologies (FET)-fonds gaat het onderzoek naar die oplossing ondersteunen.

Fundamentele uitdagingen

Met qubits als basiseenheid van quantuminformatie, rekent de computer heel anders dan de huidige systemen. De qubits stellen ons echter voor fundamentele uitdagingen: ze zijn kwetsbaar voor verstoringen en opschaling naar grote aantallen is nog niet mogelijk. De eerste quantumcomputer die in is staat om zeer complexe problemen op een razendsnelle manier door te rekenen, bijvoorbeeld het doorrekenen van alle processen in levende cellen of het vinden van een gepersonaliseerd medicijn, ligt daardoor nog steeds niet binnen handbereik.

Met de keuze voor het materiaal germanium willen de onderzoekers de kwetsbaarheid verlagen én de schaalbaarheid vergroten; met dat in handen kun je de stap maken van individuele qubits naar honderdduizenden. De fabricagetechnologie in het project gebruikt silicium wafers als basis, net als de CMOS-technologie voor elektronica. Daarmee kan de nieuwe aanpak profiteren van de extreme schaalbaarheid van CMOS.

Op deze wafers willen de onderzoekers duizenden germanium draadjes aanbrengen. Ze worden met militaire precisie gepositioneerd, met duizenden tegelijk, dankzij een slimme keuze van de patronen. Germanium draden, voorzien van een silicium schil, zijn nog niet eerder gebruikt om de gewenste ‘topologische’ materiaaleigenschappen te bereiken. Deze eigenschappen zijn belangrijk om de qubits robuuster te maken en ongevoelig voor lokale verstoringen. Aan de uiteinden van de draden zijn naar verwachting majorana fermionen aan te tonen, topologische toestanden die fungeren als stabiele bouwstenen voor een quantumcomputer.

TOPSQUAD

TOPSQUAD, zoals de afkorting van het project “Topologically Protected and Scalable Quantum Bits, luidt brengt topwetenschappers (nb. het onderzoeksteam bestaat uit onderzoekers die tezamen liefst zeven persoonlijke ERC-subsidies wisten binnen te halen) uit Nederland, Zwitserland en Oostenrijk samen om dit nieuwe systeem te realiseren. Floris Zwanenburg, adjunct-hoogleraar in de Nano Electronics-vakgroep en Alexander Brinkman, hoogleraar Quantum Transport in Materie leiden het project. Naast de Universiteit Twente zijn de Universität Basel, Institute of Science and Technology Austria, TU/e, Basel Precision Instruments en het Eindhovense nanoPHAB partner in het project.

Future and Emerging Technologies (FET)
Het Future and Emerging Technologies (FET)-programma van de Europese Unie, als onderdeel van Horizon2020, is ingesteld om de ontwikkeling van veelbelovende nieuwe technologie al in een vroeg stadium te ondersteunen. Daarmee moet de concurrentiepositie van Europa blijvend worden versterkt. Initiatieven die ondersteund worden zijn bijvoorbeeld verkenningen van nieuwe mogelijkheden van opkomende technologieën en het stimuleren van nieuwe en verrassende (multidisciplinaire) samenwerkingen.

 

Terug naar nieuws overzicht