Majoranadeeltjes ideale kwantumbits (?)

Het majoranahekje

Het majoranahekje (afb: TU Delft)

Nederlandse natuurkundigen denken de komst van de kwantum-computer een stuk dichterbij te hebben gebracht. Ze hebben een geheugenelement voor kwantumcom-puters ontwikkeld dat in zichzelf bestand is tegen verstoringen, een groot probleem voor kwantumcomputers.  Lees verder

Nieuw ontdekte toestand kandidaat voor kwantumgeheugen

Kwantumgeheugen van diamant en stikstofatomen

Onder invloed van laserstralen licht dit synthetische diamantje met stikstofatomen op (afb: TU Wenen)

Hedendaagse computers werken met bits die twee ‘posities’ kunnen hebben: 0 en 1 (aan of uit). Dat geldt ook voor geheugens. Bij kwantumcomputers heb je te maken met een superpositie. Het probleem met het fenomeen superpositie is de instabiliteit. Kwantumgeheugens zijn dan maar zeer korte tijd betrouwbaar. Onderzoekers van de TU Wenen hebben, samen met het Japanse telecombedrijf NTT, een kwantumgeheugen bedacht van stikstofatomen en microgolven dat minder snel geheugenverlies lijdt. Ze houden de informatie nu zeker vijfmiljoenste seconde vast. Lees verder

Stabielere kwantumbits van normaal silicium

kwantumbits op silicium

Lieven Vandersypen (TU Delft)

Instabiliteit kan een computer niet gebruiken. Ook een kwantumcomputer heeft een zekere mate van stabiliteit nodig. Stabiliteit is een van de vele problemen die de kwantumcomputer aankleven. Soms zijn er verbeteringen te melden. Zo komt uit Delft het bericht dat onderzoekers van de plaatselijk TU een kwantumbit hebben gemaakt die stabiel genoemd zou mogen worden. En dat met gewoon silicium. Volgens onderzoeker Lieven Vandersypen van de TU zouden de siliciumkwantumbits 100 maal stabieler zijn dan de exotischer galliumarsenidekwantumbits. Onderzoekers in Australië hebben de lat nog weer wat hoger gelegd: 2,4 ms. Ze gebruikten magneetvelden om de kwantumbit (de spin van een enkel elektron) te stabiliseren. Lees verder

Chaos is de klassieke verstrengeling

Chaos is de klassieke verstrengeling

Het kwantumresultaat (l) lijkt sterk op het resultaat van de klassieke dynamica

Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Californië in Santa Barbara en van Google hebben de scheiding tussen de klassieke en kwantumwereld wat diffuser gemaakt. Volgens hen is er een verband tussen het klassieke fenomeen chaos en en het rare kwantumverschijnsel verstrengeling. Op basis van die redenering zou het mogelijk moeten zijn om met (stuurbare) kwantumsystemen fundamentele aspecten van de natuur te onderzoeken die met de huidige computers onhaalbaar zijn. Lees verder

De kat van Schrödinger wil wat: kwantumbits

De kat van Schrödinger

De kat in zijn dodelijke kistje (afb: Wiki Commons)

Om het fenomeen superpositie uit te leggen verzon de Duitse natuurkundige Erwin Schrödinger het verhaal van de kat in een kist met radioactieve stof die bij verval van een atoom zorgt voor de vergiftiging van de kat. Zo lang de kist gesloten is kan de kat zowel dood als levend zijn. Pas bij waarneming (het openen van de kist) is er achter te komen of de kat dood of levend is, maar de superpositie (dood en levend) vervalt met die waarneming. Dupliceer die kist en zaag die combinatie doormidden en de kat is zowel dood als levend, lieten onderzoekers rond Chen Wang van de Yale-universiteit (VS) zien. Dat idee zou gebruikt kunnen worden voor stabielere kwantumbits, denken de onderzoekers. De al lang in het voorzicht gestelde kwantumcomputer zou met die wetenschap weer een stukje dichterbij verwerkelijking zijn gekomen. Lees verder

Superpositie gestabiliseerd met diamantjes met ‘stikstofgat’

Met behulp van 'stikstofgaten' in diamantjes, bij wijze van kwantumbits, zou een stabielere kwantumcomputer te bouwen zijn

Met behulp van ‘stikstofgaten’ in diamantjes, bij wijze van kwantumbits, zou een stabielere kwantumcomputer te bouwen zijn (afb: MIT)

Ik schrijf ze maar braaf op, al die stukjes hoe de kwantumcomputer weer wat dichter bij de werkelijkheid zou zijn gekomen, maar of het echt helpt weet ik natuurlijk niet. Ik heb nergens echt verstand van en al helemaal niet van die ‘rare’ kwantum-mechanica. Nu melden twee onderzoekers van het MIT in Cambridge (VS) weer dat hun vinding dat onbegrijpelijke kwantumfenomeen superpositie zou kunnen stabiliseren, waardoor het kwantumrekentuig weer een stapje dichterbij zou zijn gekomen. Hun truc met diamantjes met een zogenaamd ‘stikstofgat’ zou de superpositietijd met een factor duizend verlengd hebben. Lees verder

Redden de Majorana-fermionen de kwantumcomputer?

Majoranodeeltjes oplossing voor decoherentie?

Majoranodeeltjes oplossing voor decoherentie?

Zet je maar vast schrap, want we gaan het, zoals de kop al aangeeft, over de kwantumcomputer hebben, maar ook over de, voor mij, minstens zo onbegrijpelijke Majorana-deeltjes. Al vele jaren wordt er gespeculeerd op en gewerkt aan de ontwikkeling van de kwantumcomputer, die ook nog eens welhaast goddelijke eigenschappen krijgt toegedicht, maar het grote probleem is de vreemdheid van de kwantumwereld. Decoherentie is een van de problemen waar de ontwikkelaars tegenaan lopen, het verlies van het kwantumkarakter. Heel wat deskundigen zijn dan ook somber over de mogelijkheden ooit een goed werkende kwantumcomputer te bouwen. Mogelijk dat de Majorana-fermionen, ook een kwantumfenomeen, een oplossing kunnen bieden, zo lees ik in Futura-Sciences. Recent onderzoek van het Deense Niels Bohr-instituut lijkt die gedachte te ondersteunen. Lees verder

Atomen volgen kwantummechanische ‘idiotie’

De kat van Schrödinger

Plaatje geïnspireerd op de kat van Schrödinger (afb: Andrea Alberti)

Ik kan niet op twee plaatsen tegelijk zijn is om aan te geven dat je alleen kunt zijn waar je bent en niet elders. In de kwantummechanische wereld is dat anders. De kat van Schrödinger moet die tweeheid, superpositie genoemd, illustreren. Allerlei kwantumtoestanden kunnen zich tegelijk voordoen. Ik heb dat altijd opgevat als een wijze van spreken, omdat wij als hampelige mensen niet in staat zijn de werkelijke toestand te beschrijven of, beter, de toestand werkelijk te beschrijven, net zoals bij het duale karakter van licht. Nu schijnen onderzoekers van de universiteit van Bonn (D) aannemelijk te hebben gemaakt dat cesium-atomen op twee plaatsen tegelijk kunnen zijn. Atomen behoren kennelijk ook tot die voor ons idiote kwantumwereld. Lees verder

Kleurstof als voor kwantumcomputers

Zeer regelmatig wordt de kwantumcomputer als de grote alleskunner van de toekomst gepresenteerd, maar er zijn nog wat probleempjes op te lossen. Decoherentie, bijvoorbeeld, is zo’n probleempje, zeg maar instabiliteit. Je hebt natuurlijk niks aan zo’n prachtige alleskunner, als ie constant zijn informatie kwijt is. Het lijkt er op, maar ik zeg dat met veel slagen om de arm, dat onderzoekers van het Londense centrum voor nanotechnologie ((LCN) daar een oplossing voor hebben gevonden in de vorm van de kleurstof koperftalocyanine. Het lijkt mogelijk met behulp van die kleurstof stabiel informatie op te slaan in de vorm van kwantumbits, zo schrijven ze in een artikel in het wetenschapsblad NatureLees verder

Licht komt tot stilstand

George HGeorge Heinze (uni. van Darmstadt)

George Heinze (univ. van Darmstadt)

Licht is het snelste ‘medium’ op aarde, maar onderzoekers van de universiteit van Darmstadt zijn er in geslaagd licht een minuut lang tot stilstand te brengen. In normale doen legt licht in die tijd een afstand van 18 miljoen km af. De onderzoekers beschrijven hun prestatie in het wetenschapsblad Physical Review Letters. In 1999 waren onderzoekers er al in geslaagd om de lichtsnelheid van 300 miljoen m/s (in vacuüm) terug te brengen tot 17 m/s. Twee jaar later lukte het om licht een fractie van een seconde stil te zetten. Het oude record eerder dit jaar gevestigd stond op 16 seconde waarbij de hulp van koude atomen werd gebruikt.
Om het nieuwe record te vestigen hebben George Heinze en zijn medewerkers van de Duitse universiteit  laserlicht losgelaten op een kristal, waardoor de atomen in een superpositie van twee kwantumtoestanden terechtkwamen. Daardoor werd het aanvankelijk opake kristal in een klein frekwentiegebied doorzichtig. Een tweede laserstraal werd gebruikt om de eerste uit te schakelen en daarmee het ‘doorzichtigheidsvenster’ te sluiten. De opsluittijd van het licht gevangen in het kristal is afhankelijk van de superpositie van het bestraalde opake kristal. Die tijd wordt verlengd door een magnetisch veld, maar dat geeft weer problemen met de lasers. Toch zijn de onderzoekers er in geslaagd om met een ‘mix’ van laserlicht en magneetvelden het licht een minuut lang vast te houden.
Ze gebruikten de ‘val’ (lichtval had ik willen zeggen, maar dat woord heeft al een andere betekenis) ook om een plaatje met 3 strepen op te slaan. Heinze: “We hebben aangetoond dat je complexe informatie in de lichtstraal kunt opslaan.”
Tienden van seconden zijn nodig voor een kwantumherhaler, die een lichtstraal stopt en weer verstuurd en die gebruikt wordt voor de beveiliging van een verbinding over lange afstanden. Volgens Heinze is het mogelijk licht nog langer op te slaan met andere kristallen.

Bron: New Scientist