FOM-subsidie voor theoretisch model majoranakanon
Fysicus Carlo Beenakker heeft een FOM-projectruimtesubsidie ontvangen om een theoretisch model te bouwen van een majoranakanon, een veelbelovend instrument voor kwantumcomputers.
Qubit
Doorsnee computers slaan informatie op in bits, die een 0 of een 1 representeren. Kwantumcomputers werken met qubits. Dit zijn informatie-eenheden die een vreemdsoortige optelsom voorstellen van 0 en 1. Op deze manier zijn ze tegelijkertijd een beetje 0, een beetje 1 en op twee manieren een beetje beide cijfers samen. Zo bevatten qubits informatie over vier parameters in plaats van twee, en kan een computer er veel meer mee dan met een gewone bit.
Controle
Het is echter wel nog een geweldige technologische uitdaging om een kwantumcomputer te maken. Als bouwstenen heb je individuele elementaire deeltjes nodig, in plaats van bijvoorbeeld macroscopische magneten in een harde schijf. En deeltjes zijn geen tastbare bolletjes die je kunt aanraken, maar ongrijpbare wiskundige golffuncties. Het is dus erg moeilijk om ze te controleren en manipuleren met machines uit onze macroscopische wereld. Na langdurig onderzoek weten wetenschappers al hoe dit lukt voor elektronen en fotonen, maar het is nog een raadsel hoe dit zou moeten met de bouwstenen voor kwantumcomputers; zogenoemde majoranadeeltjes.
Majoranakanon
Om de ontwikkeling van deze technologie een zetje te geven, gaat Beenakker met zijn FOM-subsidie een theoretisch model ontwikkelen voor een majoranakanon. Zo’n apparaat kan, als het ooit wordt gemaakt, individuele majoranadeeltjes afvuren. Het is de supergeleidende variant van een elektronenpistool. Bij supergeleiding is er geen sprake van doorsnee elektronen, maar zogenaamde Cooperparen—kwantummechanische optellingen van twee elektronen. Als je deze ontleedt houd je niet zomaar twee elektronen over, maar deeltjes met een positieve, negatieve of neutrale lading. In het laatste geval is er sprake van een majoranadeeltje.
Visioen
‘Een majoranakanon kan heel nuttig zijn voor een kwantumcomputer,’ zegt Beenakker. ‘Die technologie is voor mij een visioen dat richting geeft aan mijn fundamentele onderzoek. Ik wil een theoretisch model opzetten voor een kanon dat op commando een paar majorana’s injecteert. Ik heb geen lab, dus we werken aan de onderliggende theorie. Dit betekent dat we computerprogramma’s schrijven voor simulaties en nadenken over ontwerpen.’
Beenakker krijgt hiervoor de financiële ruimte van FOM om een promovendus en een postdoc aan te stellen.