De Belgische doctoraatsstudent Andries Boelen heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van kwantumcomputers, in die mate dat hij er het vakblad Science mee heeft gehaald. Dat melden Het Belang van Limburg en de Standaard. Zijn onderzoek - samen met een internationale groep - aan het Leuvense technologiebedrijf IMEC ging over strontiumtitanaat, een materiaal dat belangrijk is voor kwantumcomputers. "Deze doorbraak kan de ontwikkeling versnellen van een nieuwe generatie kwantumtoepassingen", laat IMEC weten.
Belgische onderzoeker helpt mee aan doorbraak in ontwikkeling quantumcomputers
Michaël Torfs
Gepubliceerd:
Boelen werkte samen met een Zwitserse en een Britse doctoraatsstudent, en met een Duitse en Franse promotor.
Kwantumcomputers zijn heel krachtige computers die werken bij extreem lage temperaturen, ongeveer -273 graden Celsius. "Wij onderzoeken hoe de communicatie tussen de kwantumprocessor, die op die lage temperatuur draait, en de systemen op kamertemperatuur beter kan", vertelt Boelen aan de telefoon. Dat is belangrijk, want elektrische kabels brengen warmte en ruis binnen, waardoor de prestaties van de computer verminderen. "In een koude omgeving zijn er geen trillingen en ruis van de omgeving."
Elektrisch signaal omzetten in licht
De onderzoekers proberen om het elektrische signaal om te zetten in licht, zoals bij glasvezeltechnologie. "Licht transporteert informatie sneller en veroorzaakt geen warmteverschil. We werken aan een soort lichtschakelaar, een materiaal dat een elektrisch veld kan omzetten in een optisch signaal.”
"We hebben bestaand materiaal (strontiumtitanaat of SrTiO₃) zo aangepast dat het zeer goede elektro-optische eigenschappen heeft gekregen bij extreem lage temperaturen, om elektriciteit om te zetten in licht", legt Boelens uit.
Als je elektrische kabels kan omwisselen in optische kabels, win je veel plaats
Andries Boelen
"Kwantumcomputers worden nu al gebruikt bij grote Amerikaanse techbedrijven zoals Google en Microsoft, of op universiteiten. Het efficiënter maken van de computers en het opschalen ervan, bestaat uit verschillende bouwblokjes, waarvan wij er nu eentje hebben ontwikkeld", vertelt Boelen over het belang van het onderzoek.
Kwantumcomputers worden in een ijskoud omhulsel geplaatst voor een goede werking, de cryostaat. "Dankzij ons onderzoek zal je elektrische kabels kunnen omwisselen in optische kabels. Dat neemt veel minder plaats in, waardoor de efficiëntie omhoog gaat."
Kwantumcomputers?
Het gaat om de volgende generatie van computers die extreem complexe berekeningen kunnen doen, veel beter en sneller dan de supercomputers die we nu kennen. Ze werken bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt, waardoor ze sneller en efficiënter kunnen werken. Dat kan voor grote, concrete doorbraken zorgen in bijvoorbeeld wetenschappelijk onderzoek.
Zo zouden kwantumcomputers bijvoorbeeld kankeronderzoek een enorme sprong kunnen laten maken. Ook voor klimaatvoorspellingen kan het helpen. Ze zouden ook manieren kunnen ontwikkelen om het energieverbruik in de wereld te verminderen of nieuwe soorten batterijen te ontwikkelen - en zo een positieve klimaatimpact hebben.
Boelen liet het materiaal 'groeien'
Boelens rol was om het materiaal te laten groeien, zoals hij het zelf noemt, terwijl zijn collega's de eigenschappen hebben gemeten en geanalyseerd. "Je begint met een siliciumschijf, de standaardbasis voor computerchips. Daarop 'schieten' we atomen die vervolgens hechten op die basis. Dat gebeurt in de cleanroom van Imec in Leuven", vertelt hij in de kranten.
"Het is een heel traag proces: het materiaal groeit ongeveer één nanometer per minuut. Een enkele sample maken kost dus al gauw een hele dag. Met het blote oog zie je niet dat er een nieuwe laag is. Door toevoeging van het nieuwe materiaal wordt het licht anders weerkaatst en krijgt de siliciumschijf een iets andere kleur. Dat is het bewijs dat het strontiumtitanaat er wel degelijk is."
Intussen heeft de publicatie in Science hem wel interesse uit de VS opgeleverd. Stanford University nam naar verluidt al contact op om samen te werken.
