Onderzoekers imec en Universiteit Hasselt zetten een nieuwe stap in kwantumtechnologie met de ontwikkeling van kwantumbits of qubits uit artificiële diamanten.
Qubits zijn de bouwstenen van kwantumtechnologie. In tegenstelling tot een klassieke computer die informatie opslaat in bits met een waarde van nul of één, kunnen nul en één in een qubit naast elkaar bestaan. Kwantumcomputers kunnen daardoor exponentieel meer berekeningen tegelijk doen.
“Daarom zal een kwantumcomputer met kwantumbits ontelbaar meer rekenkracht hebben dan een gewone computer”, zegt prof. dr. Milos Nesladek, die het onderzoek van imec en UHasselt coördineert. “In kwantumsensoren zullen deze qubits zorgen voor veel accuratere analyses en in kwantumcommunicatie, zoals kwantuminternet, kunnen qubits dan weer zorgen voor een veiligere informatie-uitwisseling met boodschappen die niet te kraken zijn.”
Dit soort kwantumtoepassingen blijven voorlopig evenwel nog toekomstmuziek. Momenteel zijn wetenschappers wereldwijd op zoek naar de beste manier om qubits te maken en ze met elkaar te verbinden. De meest gebruikte qubits zijn vandaag gemaakt van supergeleidende elektronische circuits. Dat heeft één groot nadeel: ze werken alleen bij cryogene temperaturen (-273,15 °C).
Doorbraak
De qubits uit artificiële diamanten die Nesladek en zijn team hebben ontwikkeld, betekenen een belangrijke doorbraak. “Het grootste voordeel van onze diamanten qubits is dat ze elektrisch leesbaar zijn en op kamertemperatuur kunnen werken.”
Diamant bestaat uit koolstofatomen. Door één van de atomen te vervangen door stikstof en een ander atoom weg te laten, ontstaat een lege ruimte waardoor de diamant kan fungeren als qubit. De onderzoekers werken met artificiële diamanten omdat ze ultrazuiver moeten zijn, met minder dan 0,1 ppb (parts per billion) onzuiverheid.
Verder onderzoek
Het onderzoek van imec en UHasselt kadert binnen het Europese ‘Quantum Flagship’-programma, waarbij de Europese Unie koploper wil zijn in het onderzoek naar kwantumtechnologie. Daarvoor werd 1 miljard euro vrijgemaakt.
In een volgende stap willen de onderzoekers op zoek gaan naar een manier om de verschillende diamanten qubits met elkaar te verbinden via zogenaamde kwantumlinks. “De eerste stap is in ieder geval gezet’, besluit Nesladek. “De mogelijkheden liggen hiermee open.”