Gat in de markt voor kwantuminformatieoverdracht

De kwantumcomputer heeft de potentie om in de toekomst veel snellere berekeningen mogelijk te maken. Hiervoor is een robuuste qubit, die snel manipuleerbaar is, essentieel. Elektronen en zogeheten ‘gaten’ (de afwezigheid van een elektron) hebben een magnetisch moment. Dit magnetisch moment, de ‘spin’, van elektronen of gaten, kan als qubit dienen. De twee mogelijke toestanden van de spin (omhoog of omlaag) worden hierbij gebruikt om kwantuminformatie te coderen.

Tot nu toe richtte het meeste onderzoek zich op het gebruik van elektronenspins als qubits, maar deze verliezen de opgeslagen informatie snel. De spins van gaten zijn potentieel stabieler, maar konden tot nu toe niet gemanipuleerd worden. De onderzoekers slaagden erin nanodraden te maken met zowel elektronenspins als gatenspins. Ze konden de beide type spins in de nanodraden volledig elektrisch omdraaien met microgolfstraling, en daarmee de toestand van de qubits veranderen. Dit maakt een vergelijking tussen elektronen-qubits en gaten-qubits mogelijk.

Elektron versus gat

De spin van een gat heeft verschillende voordelen ten opzichte van elektronspins. Met de manipulatie van gatenspin hebben de onderzoekers daarom een veelbelovend nieuw qubit-systeem ontwikkeld. "Gatenspins hebben de potentie om kwantuminformatie langer te behouden en sneller gemanipuleerd te worden," aldus onderzoeker Vlad Pribiag. "Daarnaast zou het manipuleren van zowel gatenspins als elektronenspins de mogelijkheid kunnen bieden om kwantuminformatie over grote afstanden uit te wisselen."

Het onderzoek is mede gefinancierd door de Stichting FOM, NWO en de European Research Council (ERC). Dr. Vlad Pribiag ontving een Veni-subsidie van NWO voor dit onderzoek.

V. S. Pribiag, S. Nadj-Perge, S.M. Frolov, J.W. G. van den Berg, I. vanWeperen, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, L. P. Kouwenhoven, ‘Electrical control of single hole spins in nanowire quantum dots’, Nature Nanotechnology (2013)