Skyrmionen in een ‘spoor’ (afb: Bruno Bourgeois en Olivier Bouille)
Spintronica en skyrmionen houden een belofte in van snellere computers die veel minder energie vergen (een factor 1000 minder, verwachten onderzoekers), niet in de laatste plaats doordat die magnetische nanobolletjes (skyrmionen) zowel kunnen dienen als geheugenelement dat ook zijn te gebruiken voor de verwerking van gegevens. Lees verder
Elektronspin van het ‘bitelektron’ wordt gemeten door die van een buurelektron (rood) te meten (afb: RIKEN)
Een groep RIKEN-onderzoekers in Japan hebben een huzarenstukje uitgehaald. Ze hebben de elektronspin van een kwantumstip gemeten zonder die te verstoren. Dat is zo bijzonder omdat in die rare kwantumwereld de meting van een toestand die kwantumtoestand verandert. Die prestatie zou de komst van het kwantumrekentuig weer een stap dichterbij brengen, dunkt me.Helemaal begrijpen doe ik het overigens niet. Ik waarschuw je maar vast. Lees verder
Een impressie van de meerpolige orde in strontiumiridiumoxide, waarbij de dikke paarse ‘neus’ de richting aangeeft (afb: Liuyan Zhao)
Ik waarschuw je maar vast: dit wordt een moeilijk verhaal. Je bent gewaarschuwd. Klassiek kan een stof in drie materiaaltoestanden (fases): vast, vloeibaar en gasvormig. Er zijn er meer, maar onderzoekers van Caltech rond David Hsieh hebben nu een niet eerder waargenomen fase ontdekt, die gekenmerkt wordt door een uitzonderlijke ordening van elektronen en mogelijk een rol zou kunnen spelen in de verklaring van het altijd nog mysterieuze verschijnsel van de hogetemperatuursupergeleiding, waarbij bij, relatief, hoge temperaturen (- 173°C) de elektrische weerstand verdwijnt. Lees verder
Een rasterelektronenmicroscopische opname van de twee kwantumbits (afb: Nature)
Kwantumcomputers krijgen veel prachtige eigenschappen toegedicht (die lang niet allemaal verwezenlijkt zullen worden), maar de ontwikkeling van een heuse kwantumcomputer (de D-Wave-machines even daargelaten) laat nog steeds op zich wachten. Nu blijkt dat onderzoekers met twee transistoren op silicium die zich voordeden als kwantumbits simpele rekensommetjes konden maken. Dan lijkt het een kwestie van uitbouwen om een volwassen kwantumcomputer te krijgen, met als voordeel dat de (computer)wereld gewend is aan het goeie oude kiezel. Lees verder
De proef in schematische voorstelling. Onderaan de gebouwen op het TUD-terrein waar de bestookte diamantjes en detectoren zich bevonden
Dingen die ver van elkaar verwijderd zijn beïnvloeden elkaar niet (nauwelijks) en dingen verdwijnen niet als je er niet naar kijkt. De kwantumwereld is een rare wereld, die zich alleen op het niveau van de elementaire deeltjes afspeelt, maar het schijnt nu door onderzoekers van de TU Delft bewezen te zijn dat dat niet klopt. Ook de ‘echte’ wereld voldoet aan de kwantumwetten. De (kwantum)wereld is vreemd. Lees verder
Een supergeleidend ijzerpnictide met bariumatomen (groen), in een geordend patroon met arseen- (paars) en ijzerlagen (oranje). Daaronder: barium (blauw), arseen (geel) en ijzer (rood)(Ba: blauw, As: geel, Fe: rood). (afb: FOM)
Supergeleiding, het ontbreken van elektrische weerstand, is prachtig, maar het verschijnsel doet zich alleen voor bij zeer lage temperaturen en in sommige materialen. Dus wordt er al jaren gezocht naar supergeleiders die hun ‘kunsten’ bij hogere temperaturen vertonen, maar dan wreekt zich het feit dat er eigenlijk geen goede verklaring is waarom bepaalde materialen beneden een bepaalde temperatuur supergeleidend worden. Bij de Amerikaanse Rice-universiteit zijn onderzoekers op twee klassen ijzerverbindingen gestuit, pnictides en chalcogenides, die een overeenkomstige koppeling vertonen tussen elektronen als ze supergeleidend zijn. Het zou helpen supergeleiders te vinden als we dat mechanisme begrepen, stelt onderzoeker Qimiao Si en toog aan de slag. Elektronspins blijken een belangrijke rol te spelen. Een tipje van de sluier, dus… Lees verder
Er is volop activiteit op het gebied van kwantumcomputers, maar of die magische (en sterk overschatte) computer daarmee dichterbij komt, is nog maar de vraag. Nu weer kondigen onderzoekers van de Australische universiteit van New South Wales aan dat ze een werkende kwantumbit hebben gefabriceerd van een enkele atoomkern. Zo’n kern draait, linksom of rechtsom. Die zogeheten kernspin heeft dus twee posities (+ en – of 1 en 0). Dat lijkt op de ‘ouderwetse’ computer, met dat verschil dat de kwantumwereld een bijzonder vreemde is. In die wereld kan de spin én + én – zijn, de zogeheten superpositie. Prof.Dzurak, student Jarryd Pla en Andrea Morello bij hun apparatuur
Toch blijk je met die onzekerheid een ‘kwantumhardeschijf’ te kunnen bouwen (want daar gaat het hier eigenlijk om). Om die kwantumbit uit te lezen gebruikten de Australiërs kernspinresonatie; een techniek die al langer in gebruik is bij chemici, maar sinds de introductie in de medische techniek (MRI) ook bij de gewone aardbewoner bekend is. Met die techniek manipuleerden ze de afzonderlijke kwantumbits (fosforkernen) bedoeld om het opslaan van gegevens na te bootsen en het weer uitlezen van die gegevens. “We bereikten een uitleesbetrouwbaarheid van 99,8%”, stelt hoogleraar Andrew Dzurak. Die gerealiseerde nauwkeurigheid is even hoog als bij wat tot nu toe als de ideale kwantumbit wordt beschouwd: de ionval, een atoom in een elektromagnetische ‘val’ in een vacuümkamer, waarvoor in 2012 de Nobelprijs voor de natuurkunde werd uitgereikt. “Onze kwantumbit is even nauwkeurig als de ionvalqubit, maar je hebt geen vacuümkamer nodig en alles is te doen met de siliciumtechnologie zoals die nu gebruikelijk is”, zegt Dzuraks collega-onderzoeker Andrea Morello. Volgens de onderzoekers zou de gebruikte techniek volledig ongevoelig zijn voor verstoringen van buitenaf, een nogal hachelijk punt in de kwantumtechnologie.
De kernspinbits zijn vooral geschikt voor de opslag van gegevens, zo denken de onderzoekers. Voor het rekendeel van de kwantumcomputers komen kwantumbits die werken met de draaiing van elektronen (elektronspins) eerder in aanmerking, zo is hun verwachting. Eerder berichten de Australische onderzoekers, die samenwerken met de universiteit van Melbourne, over de ontwikkeling van een elektronspinkwantumbit. De Australische onderzoekers, die de kwantumbits in ‘eigen huis’ vervaardigen, werken aan de verbetering van de nauwkeurigheid door nog zuiverder silicium te gebruiken.
Dat is mooi, maar voorlopig is die kwantumcomputer er nog niet…
Bron: Eurekalert
Aan het Karlsruher instituut voor technologie (KIT) is een sensor ontwikkeld, waar, in principe, op kwantumniveau metingen mee kunnen worden verricht. Bij dit onderzoek is samengewerkt met instituten uit Frankrijk. De uiterst minuscule sensor bestaat uit twee metaalelektroden op zo’n 1 mikrometer (eenduizendste millimeter) van elkaar, die verbonden zijn door een koolstofnanobuisje. In dat buisje is een organisch molecuul gestopt dat een magnetisch metaalatoom bevat. Het buisje wordt in trilling gebracht. Een extern magneetveld beïnvloedt die trilling en daarmee de geleidbaarheid van het nanobuisje. Op die manier zou het omslaan van een elektronspin kunnen worden gedetecteerd.
Die sterke wisselwerking tussen een magnetische spin en een trilling, zou de sensor geschikt maken voor een aantal interessante toepassingsgebieden, zo verwacht het KIT. Zo zou de massa van afzonderlijke moleculen kunnen worden gemeten of zouden magnetische krachten in de nanowereld kunnen worden bepaald. Ook denken de onderzoekers als toepassing aan kwantumbits, de basiseenheid in een kwantumcomputer.
In een artikel in Nature Nanotechnology onderstrepen onderzoeksleider Mario Ruben en medewerkers het belang van dergelijke ontwikkelingen in de kwantumwereld, waarmee nanoeffecten in de wereld van alledag zouden kunnen worden gebruikt. De koppeling van elektronspin, draaiing en trilling zou tot toepassingen kunnen leiden die geen ekwivalent hebben in de macrowereld, zo speculeren de onderzoekers.
Bron: Alpha Galileo