Nieuw: Elektronen-Mentos

Ken je die rolletjes fruit-Mentos? Ik zoek altijd naar de roze. Ik bekijk de eerste, schuif ze door en bekijk de volgende, net zolang tot ik een roze heb. Dit principe van bekijken, doorschuiven en de volgende bekijken hebben collega’s in Delft ook gebruikt. In plaats van fruit-Mentos, schuiven en bekijken ze enkele elektronen!

5 januari 2016

Gevangen elektronen

Quantuminformatie kun je opslaan in quantumdeeltjes, bijvoorbeeld enkele elektronen. In dit experiment, dat gedaan is in de onderzoeksgroep van professor Lieven Vandersypen (QuTech), worden die elektronen gevangen in zogeheten quantum dots. Eerst worden verschillende materialen op elkaar geplaatst, zó dat er een laagje vrij bewegende elektronen ontstaan, als een laagje water tussen twee platen. Vervolgens worden de elektronen met behulp van elektronische contacten weggeduwd, tot er op bepaalde plekken slechts één elektron over blijft. De elektronen zijn gevangen in de quantum dot, en kunnen worden gecontroleerd met behulp van de elektronische contacten.

Elektronen meten

Om iets te weten te komen over de elektronen moet je ze kunnen meten. Hiervoor wordt een extra grote quantum dot gebruikt, een soort emmer. Alleen als het elektron de juiste richting op wijst, kan hij in de emmer terecht komen, en dit geeft een signaal door aan de computer. Het probleem was dat niet iedere quantum dot zijn eigen emmer kan krijgen. Als je lange rijen of misschien zelfs een rooster van quantum dots wilt maken, kun je daardoor alleen iets te weten komen over het elektron aan de rand.

Plaatje gemaakt in de elektronen microscoop. In de kleine rondjes (quantum dots) worden de elektronen gevangen. Het grote rondje met de pijl is de ‘emmer’ om de quantum dots uit te lezen. De breedte van de 3 quantumdots samen is 100 keer kleiner dan de dikte van een haar! — Foto gemaakt in de elektronen microscoop. In de kleine rondjes (quantum dots) worden de elektronen gevangen. Het grote rondje met de pijl is de ‘emmer’ om de quantum dots uit te lezen. De breedte van de 3 quantumdots samen is 100 keer kleiner dan de dikte van een haar!
Tim Baart

Slim schuiven

Promovendi Tim Baart en Mohammad Shafiei kwamen met een slimme truc: nadat ze het elektron aan de rand hadden gemeten, gooiden ze de emmer leeg, en schoven de elektronen door om de volgende te meten. Zo lieten ze zien dat dit principe werkt met een rij van drie quantum dots. Daarbij lieten ze zien dat je de elektronen heel vaak heen en weer kunt schuiven in de quantum dots, terwijl de informatie in de elektronen daar weinig last van heeft, zó weinig dat er misschien wel een rij van honderden quantum dots op deze manier kan worden uitgelezen.

Voor de toekomst

Nu ze in Delft deze truc onder controle hebben, kan er nagedacht worden over volgende stappen. Zo zou er in plaats van een rij quantum dots ook een rooster gemaakt kunnen worden. Hierdoor hebben de elektronen niet twee maar vier buren, en kunnen er misschien wel meer quantum berekeningen mee worden gedaan. Er is nog veel te ontdekken!