Transistoren op basis van germanium kunnen mogelijk de bouwstenen vormen van de toekomstige quantumcomputers. Onderzoekers van het Delftse onderzoeksinstituut QuTech en de Nederlandse onderzoeksorganisatie TNO hebben aangetoond dat ze betrouwbare en snelle quantumberekeningen uit kunnen voeren met deze transistoren. Ze publiceerden hierover in Nature.
Quantumcomputers beloven in afzienbare tijd bepaalde berekeningen, voor bijvoorbeeld geavanceerd materiaalonderzoek, uit te kunnen voeren die met de huidige supercomputers duizenden tot miljoenen jaren zouden duren. Hun snelle rekenkracht danken ze aan quantumbits (qubits), die in tegenstelling tot gewone bits niet alleen 1 of 0 kunnen zijn, maar ook een combinatie van 1 en 0.
Op dit moment worden er verschillende systemen onderzoek die dienst kunnen doen als qubits. Volgens de Nederlandse onderzoekers maken germanium transistoren een goede kans.
‘De allereerste transistor uit 1947 was van germanium. De hele halfgeleiderrevolutie, en dus onze mobiele telefoons en alle andere elektronica, had in theorie dus gebaseerd kunnen zijn op germanium, in plaats van op silicium’, zegt hoofdonderzoeker Menno Veldhorst in het persbericht. Maar het bleek technisch lastig om transistoren van germanium te fabriceren, daarom koos men voor silicium.
Sinds ongeveer een jaar lukt het de onderzoekers om met een schaalbare techniek goede transistoren te maken die bestaan uit afwisselende laagje van germanium en silicium.
In hun publicatie laten de onderzoekers zien dat ze met enkel deze transistoren zogeheten één en twee qubitsoperaties uit kunnen voeren. Met die operaties is het mogelijk om alle verschillende soorten quantumberekeningen uit te voeren. Dat betekent dat het in theorie mogelijk is om met heel veel van deze transistoren de rekenkracht van een quantumcomputer te bereiken.
‘Het is een mooie verzameling van werk dat eerst de implementatie van twee qubitsoperaties met germanium demonstreert’, mailt de Japanse fysicus Kenta Takeda in een reactie. ‘Ik denk dat de auteurs opmerkelijke vooruitgang hebben geboekt in de op germanium gebaseerde quantumtechnologie.’