Onderzoekers van het Kavli-instituut voor Nanoscience van de Technische Universiteit Delft en de Stichting Fom zijn er als eersten ter wereld in geslaagd om greep te krijgen op het tollen van een enkel elektron in een nanostructuur. Ze kunnen de richting van de spin draaien naar iedere gewenste richting en vervolgens registreren. Hiermee is de spinrichting van een elektron te gebruiken als kwantumbit, de basis voor de (nog theoretische) toekomstige kwantumcomputer.
Een elektron bezit niet alleen elektrische lading, maar gedraagt zich ook als een minuscuul magneetje. Het rondtollen van het elektron rond zijn eigen as, oftewel de spin, veroorzaakt dit kleine magneetveld. De spinrichting van het elektron is in principe te gebruiken als kwantumbit. Om een kwantumbit te maken wordt een elektron in een halfgeleidermateriaal opgesloten in een kwantumdot, een elektrische val voor het geladen deeltje. In 2004 slaagden Delftse wetenschappers er al in om een enkel elektron te vangen en de richting van zijn spin uit te lezen. Vorig jaar lukte het een onderzoeksgroep uit Harvard om de verstrengeling (de kwantummechanische koppeling) van twee elektronen onder controle te krijgen.
Voor een echt kwantumbit moet het ook nog mogelijk zijn de spin van een enkele elektron te draaien. Deze laatste stap was lang onbereikbaar. De draaiing van de spin wordt namelijk gerealiseerd door een zeer snel variërend magnetisch veld gedurende enkele nanoseconden aan en uit te schakelen. De verstorende bijeffecten van een lokaal opgewekt magnetisch veld maakten het lastig om het elektron tegelijkertijd te draaien en toch gevangen te houden.
This article is exclusively available to premium members of Bits&Chips. Already a premium member? Please log in. Not yet a premium member? Become one for just €20 for the first year and enjoy all the benefits.
