Ett team av TU Delft-forskare under ledning av professor Vandersypen försöker skapa bättre och mer pålitliga kvantprocessorer. I ett hals-och-halslopp med konkurrenter, de visade att kvantinformation från ett elektronspin kan transporteras till en foton i ett kiselkvantchip. Detta är viktigt för att ansluta kvantbitar över chipet och för att skala upp till ett stort antal kvantbitar. Deras arbete publicerades idag i Vetenskap .

Framtidens kvantdatorer kommer att kunna utföra beräkningar långt utöver dagens datorers kapacitet. Kvantöverlagringar och entanglement av kvantbitar (qubits) gör det möjligt att utföra parallella beräkningar.

Quantum chips är gjorda av kisel. "Detta är ett material som vi är mycket bekanta med, " förklarar professor Lieven Vandersypen från QuTech och Kavli Institute of Nanoscience Delft, "Kisel används flitigt i transistorer och kan därför hittas i alla elektroniska enheter." Men kisel är också ett mycket lovande material för kvantteknik. Ph.D. kandidat Guoji Zheng säger, "Vi kan använda elektriska fält för att fånga enstaka elektroner i kisel för användning som kvantbitar (qubits). Detta är ett attraktivt material eftersom det säkerställer att informationen i qubiten kan lagras under lång tid."

Att göra användbara beräkningar kräver ett stort antal qubits, och det är denna uppskalning till stora antal som ger en utmaning över hela världen. "Att använda många qubits samtidigt, de måste vara anslutna till varandra; det måste finnas bra kommunikation", förklarar forskaren Nodar Samkharadze. För närvarande kan elektronerna som fångas som qubits i kisel bara få direktkontakt med sina närmaste grannar. Nodar:"Det gör det svårt att skala upp till ett stort antal qubits."

Andra kvantsystem använder fotoner för långdistansinteraktioner. I åratal, detta var också ett viktigt mål för kisel. Först på senare år har forskare gjort framsteg, här. Delft-forskarna har nu visat att ett enda elektronspin och en enda foton kan kopplas på ett kiselchip. Denna koppling gör det i princip möjligt att överföra kvantinformation mellan ett spinn och en foton. Guoji Zheng säger, "Detta är viktigt för att ansluta avlägsna kvantbitar på ett kiselchip, och banar därmed vägen för uppskalning av kvantbitar på kiselchips."

I en separat studie publicerad i samma nummer av Vetenskap i dag, andra forskare från Kavli -institutet för nanovetenskap vid TU Delft beskriver också ett sätt att överföra spinninformation till fotoner.