Het implementeren van kwantummaterialen in computerchips geeft toegang tot fundamenteel nieuwe technologieën. Om hoogwaardige kwantumcomputers te bouwen, bijvoorbeeld, topologische isolatoren moeten worden gecombineerd met supergeleiders. Deze fabricagestap gaat gepaard met een aantal uitdagingen die nu zijn opgelost door onderzoekers uit Jülich. Hun resultaten worden gepresenteerd in het huidige nummer van het tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

De Inca's gebruikten knopen in koorden in hun oude schrift "Quipu" om informatie te coderen en op te slaan. Het voordeel:in tegenstelling tot inkt op een vel papier, de informatie die is opgeslagen in de knopen is robuust tegen externe destructieve invloeden zoals water. Nieuwe kwantumcomputers moeten informatie ook robuust kunnen opslaan in de vorm van knopen. Voor deze, echter, geen koord is geknoopt, maar quasideeltjes zijn gerangschikt in ruimte en tijd.

Wat je nodig hebt om zo'n kwantumknoopmachine te bouwen, zijn nieuwe materialen, zogenaamde kwantummaterialen. Experts spreken van topologische isolatoren en supergeleiders. Het verwerken van deze materialen tot componenten voor quantumcomputers is een uitdaging op zich, vooral omdat topologische isolatoren erg luchtgevoelig zijn.

Wetenschappers van het Forschungszentrum Jülich hebben nu een nieuw proces ontwikkeld dat het mogelijk maakt om kwantummaterialen te structureren zonder ze tijdens de verwerking aan lucht bloot te stellen. Het "Jülich-proces" maakt het mogelijk om supergeleiders en topologische isolatoren in het ultrahoge vacuüm te combineren en zo complexe componenten te produceren.

De eerste metingen in hun apparaten tonen indicaties van Majorana-staten. "Majorana's" zijn precies de veelbelovende quasideeltjes die in de getoonde netwerken van topologische isolatoren en supergeleiders moeten worden geknoopt om robuuste kwantumcomputers mogelijk te maken. In een volgende stap, de onderzoekers van het Peter-Grünberg Instituut, samen met hun collega's uit Aken, Nederland en China, zullen hun netwerken uitrusten met uitlees- en besturingselektronica om de kwantummaterialen toegankelijk te maken voor toepassing.