Onderzoek UHasselt en imec in Science: artificiële diamanten nieuwe stap in kwantumtechnologie

Leuven, 15 februari 2019 - Onderzoekers van IMO-IMOMEC, het geïntegreerd onderzoeksinstituut van de Universiteit Hasselt en imec, zijn er in geslaagd om zogenaamde ‘qubits’ te maken uit artificiële diamanten. “Kwantumbits zijn de bouwstenen voor kwantumcomputers en kwantumtechnologie en kunnen massa’s informatie verwerken”, zegt prof. dr. Milos Nesladek. “Grootste voordeel van onze diamanten qubits is dat ze elektrisch leesbaar zijn en op kamertemperatuur kunnen werken, daarmee zetten we een nieuwe stap naar hoogtechnologische toepassingen.” Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Science Magazine.

“Kwantumtechnologie is dé technologie van de toekomst”, zegt prof. dr. Milos Nesladek, die dit onderzoek van UHasselt en imec coördineerde. “Net als een bit bij een computer, bevatten qubits informatie. Alleen verwerken qubits exponentieel meer informatie dan bits. Daarom zal een kwantumcomputer met kwantumbits ontelbaar meer rekenkracht hebben dan een gewone computer. In kwantumsensoren zullen deze qubits zorgen voor veel accuratere analyses en in kwantumcommunicatie, zoals quantum-internet, kunnen qubits dan weer zorgen voor een veiligere informatie-uitwisseling met boodschappen die niet te kraken zijn.”


Diamanten qubits

Maar voor al deze toepassingen is er nog een lange weg te gaan.

“Wetenschappers over de hele wereld zijn nog op zoek naar de beste manier om qubits te maken én om deze met elkaar te verbinden volgens het principe van de kwantummechanica”, legt Milos Nesladek uit. De meest gebruikte qubits zijn gemaakt van supergeleidende elektronische circuits, maar deze hebben één groot nadeel: ze werken alleen bij cryogene temperaturen (-273,15°Celsius). “Binnen dit onderzoek zijn we er in geslaagd om elektrisch leesbare qubits te maken uit diamant. En, nog belangrijker, deze werken wél op kamertemperatuur. Daardoor kunnen ze veel makkelijker geïmplementeerd worden in technologische toepassingen.”

IMO-IMOMEC heeft al 30 jaar ervaring in het maken van en werken met artificiële diamanten.

"Diamant bestaat uit koolstofatomen, voor het maken van deze qubit hebben wij één van deze atomen vervangen door stikstof en een ander atoom hebben we weggelaten, zodat hier een lege ruimte in ontstond. Zo kan de diamant fungeren als kwantumbit”, zegt Milos Nesladek. Het is daarbij wel uiterst belangrijk dat de diamant ultrazuiver is (minder dan 0.1 ppb onzuiverheid).


Verder onderzoek nodig

De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het prestigieuze Science Magazine.

“Er is natuurlijk nog veel verder onderzoek nodig om te komen tot echte technologische toepassingen. Zo moeten we nu een manier vinden om de verschillende diamanten qubits met elkaar te verbinden met zogenaamde kwantumlinks, dit proces wordt ook wel ‘kwantum-entanglement’ genoemd. Maar de eerste stap is in ieder geval gezet”, zegt Milos Nesladek. “De mogelijkheden liggen hiermee open. Zo zou deze technologie uiteindelijk kunnen leiden tot kwantumsensoren voor satellieten die elektromagnetische velden kunnen meten, of NMR sensoren die 1 biljoen keer gevoeliger zullen zijn dan de klassieke NMR. In de automobielsector kan deze technologie zorgen voor het zeer nauwkeurig en contactloos uitlezen van elektrische stroom in de batterijen van elektrische wagens."


1 miljard euro

Het onderzoek naar diamanten qubits kadert binnen het Europese Quantum Flagship programma, waarbij de Europese Unie koploper wil zijn in het onderzoek naar kwantumtechnologie. Hiervoor is er door de Europese Unie 1 miljard euro vrijgemaakt om wetenschappers en bedrijven te laten werken rond kwantumtechnologie en de vele toepassingen. Dit onderzoek werd gerealiseerd met de steun van het Horizon 2020 Quantum flagship ASTERIQS project, het Diaquant onderzoek (FWO) en het project Q-MAGINE van ERANET.

Dit onderzoek is een samenwerking tussen UHasselt, imec, Universiteit Ulm, Universiteit Wenen, en de universiteit van Tsukuba, Japan. Coauteurs: Petr Siyushev*, M. Nesladek* Emilie Bourgeois, Jaroslav Hrubý, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko. (*corresponding authors with the same contribution)

Lees meer
Prof. dr. Milos Nesladek
UHasselt
dr. Jelle Vodnik
UHasselt
Thomas Vandenreyt
Woordvoerder UHasselt

UHasselt

 

Over imec

Imec is ’s werelds toonaangevende onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie. De combinatie van onze voortrekkersrol in microchiptechnologie en onze software- en ICT-expertise maakt ons uniek. Imec beschikt over een unieke infrastructuur en een lokaal en internationaal ecosysteem van partners in diverse sectoren. Samen werken we aan baanbrekende innovatie in toepassingsdomeinen zoals gezondheidszorg, slimme steden en mobiliteit, logistiek en Industrie 4.0, energie en onderwijs.

Imec is een vertrouwde partner van bedrijven, start-ups en universiteiten, en brengt meer dan 4.000 topwetenschappers uit meer dan 88 landen samen. Imec heeft zijn hoofdzetel in Leuven en R&D-groepen die verspreid zijn over een aantal Vlaamse universiteiten, in Nederland, Taiwan, de VS, China, en kantoren in India en Japan. In 2017 bedroegen de bedrijfsopbrengsten van imec 546 miljoen euro. Meer informatie op www.imec-int.com

Imec is een gedeponeerd handelsmerk voor de activiteiten van IMEC International (een Belgische  legale entiteit opgericht als een “stichting van openbaar nut”), imec Belgium (IMEC vzw ondersteund door de Vlaamse Overheid), imec the Netherlands (Stichting Nederland, deel van Holst Centre dat ondersteund wordt door de Nederlandse Overheid), imec Taiwan (IMEC Taiwan Co.), imec China (IMEC Microelectronics (Shanghai) Co Ltd.), imec India (IMEC India Private Limited) en imec Florida (IMEC USA nanoelectronics design center).

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over. Lees ook ons privacy statement. Sommige inhoud (video's, iframes, formulieren,...) op deze website zal pas zichtbaar zijn na het accepteren van de cookies.

Accepteer cookies