Onderzoekers bestuderen nieuwe materialen met potentieel voor kwantumcomputers

Door TPN/Lusa, in Tech, School, Wetenschap · 17-03-2021 20:00:00 · 0 Reacties

Onderzoekers van de Faculteit Wetenschappen van de Universiteit van Porto (FCUP) maken deel uit van een team dat nieuwe driedimensionale materialen bestudeert die vergelijkbaar zijn met grafeen en die kunnen worden gebruikt in quantumcomputers en -sensoren, zo werd op 16 maart bekendgemaakt.

In een verklaring legt FCUP uit dat de nieuwe driedimensionale (3D) materialen Dirac-Weyl-semimetalen zijn, een reeks synthetische kristallen die in het laboratorium worden geproduceerd en waarvan de elektronische eigenschappen het gebruik "in de computers van de toekomst" mogelijk kunnen maken.

"Deze kristallen zijn driedimensionaal en vertonen een zeldzame eigenschap: elektronen die zich gedragen alsof zij geen massa hebben", verduidelijkt de instelling.

De materialen, waarvan wordt aangenomen dat ze "robuuster dan grafeen" zijn, kunnen ongevoelig worden voor willekeurige omstandigheden, zoals de aanwezigheid van onzuiverheden.

Geciteerd in het document, zegt João Pedro Pires, een onderzoeker bij FCUP, dat deze "zeldzame" eigenschap "veel gevolgen heeft voor de elektrische geleiding", aangezien het "extreem goede geleiders" zijn.

"Bij de eerste theoretische studies werd ervan uitgegaan dat het kristal perfect was. Hetzelfde was gebeurd met grafeen, maar in 2014 werd voor het eerst de vraag gesteld of de fysica van elektronen zou veranderen als kristallen onvolkomenheden hebben, zoals bekend is dat dit gebeurt in echte grafeenmonsters", zegt hij.

Om vragen te beantwoorden zoals of imperfecties in het kristal dit halfmetaal veranderen in een conventioneel metaal of dat de geproduceerde onzuiverheden de elektronische eigenschappen in deze materialen zullen vernietigen, begonnen de onderzoekers in 2019 met de studie.

Het was aan de Universiteit van Centraal Florida (VS), waar de Portugese onderzoeker in het kader van zijn doctoraat was en waar deze materialen werden ontdekt, dat de theoretische studie begon.

In het kader van het onderzoek, gepubliceerd in het Amerikaanse tijdschrift 'Physical Review Research', concludeerden de onderzoekers dat deze halfmetalen "onstabiel zijn voor wanorde" en dat er een "exponentieel kleine verandering is die ze in aanwezigheid van onzuiverheden in normale metalen verandert".

Hiervoor is het "fundamenteel" om de in 2018 door twee FCUP-onderzoekers ontwikkelde QuantumKITE-software te gebruiken, die een efficiënte simulatie van kwantummaterie mogelijk maakt.

De vraag is nu of het "niveau van kleinheid van het effect relevant is of niet om het onhaalbaar te maken" voor dit soort materialen om te worden toegepast in nieuwe kwantumtechnologieën.

In die zin is de volgende stap van het onderzoek de bestudering van het effect van verschillende defectmodellen met het doel "de productieoptimalisering van deze materialen te sturen, rekening houdend met mogelijke beperkingen voor hun technologische toepassing".

"Als het hoofdprobleem alleen in onzuiverheden ligt, kunnen onderzoekers een schonere ruimte gebruiken om deze kristallen te produceren", verduidelijkt João Pedro Pires, eraan toevoegend dat een van de uitdagingen in verband met kwantumcomputers hun "grote gevoeligheid" voor temperatuur en onzuiverheden is.

Een dergelijke gevoeligheid kan ook worden toegepast op nieuwe soorten sensoren, zoals infraroodstraling of ultrasnelle lasercomponenten, waarbij deze factor van groot belang wordt.

In de studie, die in 2019 van start is gegaan en onlangs is gepubliceerd, zijn onderzoekers van de Universiteit van Minho, de Universiteit van York (Engeland), de Universiteit van Centraal Florida (VS), de Universiteit van Twente (Nederland) en de Universiteit van Sabanci-Tulsa (Turkije) geïntegreerd.



Gerelateerde artikelen


Commentaren

Wees de eerste die hierop reageert
Interactive onderwerpen, zend ons uw commentaar/mening aangaande dit artikel.

Houd er rekening mee dat The Portugal News geselecteerde commentaren kan gebruiken in de gedrukte editie van de krant.