Revolutie in quantum computing: onderzoekers ontdekken nieuwe materialen!

Revolutie in quantum computing: onderzoekers ontdekken nieuwe materialen!

De afgelopen jaren is quantum computing uitgegroeid tot een van de meest veelbelovende onderzoeksgebieden die een revolutie teweeg kunnen brengen in de informatieverwerking. De kern van deze technologie wordt gevormd door kwantumbits, ook wel qubits genoemd, die dankzij hun vermogen om te superponeren meerdere toestanden tegelijkertijd kunnen aannemen. Terwijl klassieke computers informatie opslaan in bits die alleen toestanden 0 of 1 vertegenwoordigen, kunnen qubits zich in een superpositie bevinden en zo de rekenkracht aanzienlijk vergroten. [uni-kiel.de] rapporteerde dat twee qubits tegelijkertijd alle vier de combinaties (00, 01, 10, 11) kunnen vertegenwoordigen.

Een van de belangrijkste uitdagingen bij kwantumcomputers is decoherentie, een proces dat de stabiliteit van deze kwantumsuperposities beïnvloedt. Prof. Dr. Nahid Talebi van de Christian Albrechts Universiteit in Kiel legt uit dat koeling om verstoringen te minimaliseren nuttig is, maar complex en duur. Het huidige onderzoek richt zich op nieuwe materialen die stabiele kwantumbits bij hogere temperaturen mogelijk kunnen maken.

Zeshoekig boornitride als nieuw materiaal

Een nieuwe studie, gepubliceerd op 8 maart 2025 in Nature Communications, onderzoekt hexagonaal boornitride (hBN) als een veelbelovend materiaal voor kwantuminformatietoepassingen. Kleurcentra in boornitride kunnen licht uitzenden en als qubits functioneren. De samenhang van deze kleurcentra is echter onstabiel. Het onderzoeksartikel, ingediend op 14 januari 2025 en herzien op 10 februari 2025, is getiteld “Decoherence time of the ground state spin of $V_{B}$ centers in hexagonal boornitride” en is geschreven door Fatemeh Tarighi Tabesh en haar co-auteurs. De resultaten laten zien dat de Hahn-echocoherentietijd van de $V_{B}$ elektron-spin bij kamertemperatuur ongeveer 30 µs bedraagt, wat een vooruitgang betekent in het begrijpen van de decoherentie van defecten in hBN en de basis legt voor praktische toepassingen in kwantumtechnologieën. [arxiv.org]

Een ander relevant aspect van dit onderzoek is de nieuwe methode die het mogelijk maakt om defecten in boornitride specifiek in een superpositietoestand te brengen en individueel uit te lezen. Hier wordt een door elektronen aangedreven fotonenbron gebruikt om lichtflitsen te genereren die defecten in de superpositietoestand brengen. Deze lichtflitsen duren anderhalve femtoseconde en zijn dus voldoende om de gewenste superpositietoestanden te bereiken.

Toekomstperspectieven en toepassingen

Het potentieel van quantum computing reikt veel verder dan fundamenteel onderzoek. [das-wissen.de] legt uit dat vooruitgang op dit gebied oplossingen kan bieden voor complexe problemen die buiten het bereik van traditionele computers liggen. Toepassingen kunnen onder meer cryptografie, materiaalkunde, farmaceutische producten en complexe optimalisatieproblemen zijn. Kwantumverstrengeling, waardoor kwantumbits van status kunnen veranderen ongeacht de fysieke afstand, vertegenwoordigt een ander belangrijk voordeel.

Bedrijven als Google, IBM en Honeywell hebben al aanzienlijke vooruitgang geboekt door kwantumcomputers beschikbaar te maken via cloudplatforms. Om de volledige potentiële voordelen van deze technologie te kunnen realiseren, zijn interdisciplinaire samenwerking en investeringen in onderzoek en ontwikkeling echter noodzakelijk. De uitdaging om de stabiliteit van qubits te garanderen blijft een centraal vraagstuk dat de verdere ontwikkeling van quantum computing zal vormgeven.