Kwantumcoherentie door moiré-excitonen: doorbraak bij Kyoto University transformeert nanotechnologie

AmsterdamOnderzoekers van de Universiteit van Kyoto hebben een belangrijke doorbraak bereikt in de kwantumtechnologie. Ze hebben een verbeterde methode ontdekt om de kwantumcoherentie tijd van moireëxcitonen te meten. Moireëxcitonen zijn paren van deeltjes, bestaande uit één elektron en één gat, die vastzitten in patronen gevormd door twee overlappende materialen. Deze excitonen kunnen mogelijk worden ingezet in toekomstige nanosemiconductoren.

Belangrijkste Punten:

• Qubits vormen de basiseenheden van kwantumcomputers.
• De werking van qubits wordt beïnvloed door kwantumcoherentie tijd.
• Moiré-excitonien kunnen als qubits dienen, maar zijn moeilijk te meten door optische storingen.
• Kyoto Universiteit gebruikte elektronenbundel-microfabricatie en reactieve ionenetsing om moiré-excitonien te isoleren.
• Michelson-interferometrie werd ingezet om hun kwantumcoherentie tijd te meten.

Qubits zijn de basiseenheden van quantumcomputers en moeten in een speciale toestand genaamd quantumcoherentie blijven om goed te functioneren. Hoe langer ze in deze toestand blijven, hoe beter ze presteren. Wetenschappers denken dat moiré-excitonen in de toekomst als qubits in kleine halfgeleiders kunnen worden gebruikt. Moiré-excitonen ontstaan wanneer paren van elektronen en gaten vastzitten in licht verschoven patronen. Het nauwkeurig meten ervan is echter moeilijk door diffractielimieten en interferentie van vele moiré-excitonen.

Onderzoekers van de Universiteit van Kyoto hebben het probleem aangepakt door gebruik te maken van elektronenbundel-microfabricage en reactieve ionenetsen. Dit stelde hen in staat om individuele moiré-excitonen te scheiden. Vervolgens gebruikten ze Michelson-interferometrie om de emissiesignalen van deze excitonen te meten en hun kwantumcoherentietijden vast te stellen.

Deze ontdekking is belangrijk vanwege de veelzijdige toepassingen. Moiré-excitonen behouden langer hun samenhang, wat cruciaal is voor het verbeteren van kwantumcomputers en andere kwantumtechnologieën. Deze excitonen blijven stabieler in interferentiepatronen, wat verlies vermindert. Deze nieuwe methode kan geavanceerdere kwantumexperimenten en toepassingen ondersteunen.

De Universiteit van Kyoto heeft een nieuwe methode ontwikkeld om de tijd te meten waarin moiré excitons quantumcoherentie kunnen behouden. Deze vooruitgang is cruciaal voor quantumtechnologieën en kan leiden tot stabielere en efficiëntere quantumcomputers, wat gunstig is voor diverse wetenschappelijke velden en industrieën. De verbeterde coherentietijden en nauwkeurige meetmethoden bieden veelbelovende mogelijkheden voor de toekomst van quantumcomputing en nanosemiconductortechnologie.