Op naar de Majorana qubit

Van kwantumcomputers wordt verwacht dat ze de mogelijkheden van het klassieke rekenen ver zullen overstijgen, met veelbelovende toepassingen in geneeskunde, scheikunde, logistiek, cryptografie, … Dat hebben ze te danken aan de qubit, de bouwsteen van de kwantumcomputer die zich gedraagt volgens de wetten van de kwantummechanica. Vandaag gaat de aandacht vooral uit naar halfgeleidende en supergeleidende qubits, die veelbelovende eigenschappen hebben voor zowel het kwantumrekenen als voor de fabricage van kwantumcomputers. Maar deze qubits hebben ook een negatieve kant: ze verliezen kwantuminformatie, een fenomeen dat ook wel de-coherentie genoemd wordt. Dit probleem wordt vandaag opgevangen door het aantal qubits op te drijven (tot 106 per chip) en door algoritmes te voorzien die de ‘fouten’ moeten corrigeren.

Binnen het project zal de onderzoeker een innovatieve weg volgen die moet leiden naar de realisatie van Majorana-fermionen. Baanbrekend idee is het gebruik van een nieuw stabiel oxide-materiaal (een perovskiet-materiaal gebaseerd op barium-bismut-oxide) dat door speciale dopingtechnieken de basis vormt voor zowel het supergeleidend materiaal als de topologische isolator. Hierdoor kan een defectvrije interface ontstaan, waar de Majorana-fermionen zullen gevormd worden. In een later stadium zal het team ook de fabricage van de kwantumchips onder de loep nemen. Zo moet integratie op een siliciumsubstraat (standaard chipsubstraten) de fabricage op grote schaal mogelijk maken.