Forskare vid MESA+ forskningsinstitut vid University of Twente, arbeta tillsammans med kollegor i Delft och Eindhoven, har framgångsrikt utvecklat nanotrådar som gör att individuella elektroner kan fångas av en "kvantpunkt" på vilken supraledning kan ske. Det betyder att sådana nanotrådar kan spela en roll i utvecklingen av kvantdatorer. Resultaten publicerades idag i vetenskapstidskriften Avancerade material .

Kvantdatorer använder sig av materialens kvantegenskaper:egenskaper som endast uppvisas i en skala av några dussin nanometer (en nanometer är en miljondels millimeter). Det betyder att en kvantdator behöver en helt annan uppsättning byggstenar än en vanlig dator. Forskare över hela världen arbetar för att skapa sådana byggstenar, men det är fortfarande oklart vilka material som ger de bästa komponenterna.

Forskare vid universitetet i Twente, arbeta med kollegor vid de tekniska universiteten i Delft och Eindhoven, har framgångsrikt utvecklat en ny och intressant byggsten. De lyckades skapa nanotrådar gjorda av germanium och kisel där enskilda elektroner kunde fångas (experimentet använde "hål, 'dvs. frånvaron av en elektron) i en kvantpunkt genom vilken supraledning – ett tillstånd där elektricitet rör sig genom ett medium utan något motstånd – kan uppstå. Kombinationen av en kvantprick och supraledning gör det möjligt att skapa Majorana-fermioner, exotiska partiklar som är deras egen antipartikel och som betraktas som en viktig komponent i framtidens kvantdatorer.

Det är inte första gången som forskare har lyckats skapa nanotrådar med kvantprickar på där supraledning kan uppstå. Det är, dock, första gången detta har gjorts med hjälp av nanotrådar med en germaniumkärna och ett kiselskal. Enligt forskaren Joost Ridderbos är den främsta fördelen med detta material, förutom dess kvantegenskaper, är att det är extremt väldefinierat; det vill säga, den kan tillverkas med stor precision, med varje enskild atom på rätt plats. Ridderbos:"Jag kan inte säga om det här är materialet som i slutändan kommer att användas i kvantdatorer; jag har ingen kristallkula. Vad jag kan säga är att detta är ett idealiskt material för att göra grundläggande forskning som är relevant för utvecklingen av kvantdatorer. Det är det perfekta materialet för att undersöka den bästa vägen mot denna dator."

Forskarna tog först fram en tråd med en diameter på cirka 20 nanometer. De försåg den sedan med små aluminiumelektroder. Vid en temperatur på 0,02 grader Celsius över absoluta nollpunkten (minus 273,15 grader Celsius) lyckades de leda supraledande elektricitet genom denna tråd, och med hjälp av ett externt elektriskt fält skapade de en kvantpunkt som innehåller exakt ett elektronhål.