Kwantumrekenen met silicium stapje dichterbij

Onderzoekers van drie Britse universiteiten en het Fom-instituut voor plasmafysica hebben de aanzet gegeven voor een op silicium gebaseerde kwantumcomputer. Zij wisten de kwantumtoestanden te controleren van fosforatomen die als dotering in het silicium zaten. De bewust geïntroduceerde onzuiverheden werden met laserlicht in zogenaamde Rydberg-toestanden gebracht, waardoor hun golffuncties (kwantumtoestanden) zich in plaats van enkele tienden van nanometers opeens enkele nanometers uitstrekten. Zodoende kunnen coherente interacties worden geïnduceerd tussen atomen die daar normaal gesproken te ver voor uit elkaar liggen. Coherent wil zeggen dat kwantuminformatie gemanipuleerd en uitgelezen kan worden zonder die te vernietigen.

De vrije-elektroneninfraroodlaser Felix van Fom was cruciaal voor het onderzoek: er zijn in de wereld maar enkele installaties die de benodigde ultrakorte lichtpulsen van de juiste golflengte produceren. Door de manier waarop de onderzoekers het fosforatoom belichtten, kreeg het team precieze controle over het tijdstip waarop het atoom de opgeslokte energie weer uitzond. Deze lichtecho toont de volledige coherente controle over de kwantumtoestanden aan – en dat is een noodzakelijke voorwaarde voor een kwantumcomputer.