Met de ontwikkeling van transistoren op basis van germanium die quantumberekeningen kunnen uitvoeren, hebben onderzoekers van onder andere QuTech in Delft en TNO een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van quantumcomputers.
Dat germanium een geschikt materiaal is voor het bouwen van transistors, is al bekend sinds de vinding van de transistor in de jaren veertig van de twintigste eeuw, maar silicium is goedkoper en makkelijker te verwerken. Daarnaast is het lastig om transistors te gebruiken in een quantumcomputer omdat je altijd nog andere elementen nodig hebt. De onderzoekers hebben nu dus laten zien dat de transistor op basis van germanium wel kan functioneren als quantumbit, zonder extra toevoegingen.
De onderzoekers uit Delft zijn niet de enige die experimenteren met germanium, maar wel de eersten die een werkende transistor hebben gemaakt, iets dat tot voor kort nog niet mogelijk was. Daarnaast bleken de berekeningen met de transistor snel en betrouwbaar.
Onderzoek
In het onderzoek, dat verscheen in het tijdschrift Nature, staat hoe de onderzoekers het voor elkaar kregen om een enkele en een dubbele qubit-operatie uit te voeren. Ze demonstreerden onder andere dat hun germanium-systeem binnen een jaar is uitgegroeid van een materiaal dat quantumdots kan bevatten tot een platform dat twee-qubitslogica mogelijk maakt en zich positioneert als een uniek materiaal om qubits op te schalen voor quantuminformatica.
Hoofdonderzoeker Menno Veldhorst zegt dat in 1947 al bekend was dat germanium betere eigenschappen heeft als halfgeleider dan silicium, maar dat het lastig te fabriceren was, waardoor silicium het belangrijkste materiaal werd in de halfgeleiderindustrie.
De groep uit Delft heeft nu laten zien dat het mogelijk is een materiaal op basis van germanium te ontwikkelen dat stabiel genoeg is om quantumberekeningen mee uit te voeren. Ze zijn bij QuTech dan ook optimistisch over de toekomst: ‘We zijn snel geweest met de ontwikkeling van germanium-quantumtechnologie en we zijn optimistisch over de mogelijkheden voor verdere opschaling. Daarnaast kijken we hoe we kunnen samenwerken met partners uit de industrie.’
Dat laatste is volgens Veldhorst goed mogelijk omdat de gebruikte methodes goed aansluiten bij de bestaande technologie.
