Luxemburg loopt voorop in quantumtechnologie, met onderzoekers die quantumchips ontwikkelen die een revolutie teweeg kunnen brengen in het quantum internet en quantumcomputers. Florian Kaiser, hoofd van de onderzoeksgroep Quantum Materials in Luxemburg, leidt dit ambitieuze project, dat tot doel heeft een 'Quantum System-on-Chip' te creëren. Deze innovatie belooft de prestaties te verbeteren en kosteneffectieve productie mogelijk te maken door middel van standaard halfgeleidertechnologie.
Quantumcomputers kunnen complexe wiskundige problemen aanpakken die buiten het bereik van klassieke machines liggen. Quantumsimulatoren kunnen helpen bij het ontdekken van nieuwe, efficiënte materialen voor een duurzame samenleving. Quantumsensoren bieden ongeëvenaarde gevoeligheid voor onderzoek op zowel nano- als macroschaal, van nano-MRI tot detectie van zwaartekrachtgolven.
De kern van deze technologie ligt in qubits op basis van optisch-actieve spins in siliciumcarbidekristallen, bekend als 'kleurcentra'. Deze centra, atomair kleine defecten in het kristal, vertonen quantum-eigenschappen die lijken op die van een enkel atoom. Fotonen die door deze centra worden uitgezonden, kunnen dienen als een fotonische communicatiebus, waardoor quantum informatieoverdracht en routing binnen een quantum internet mogelijk wordt.
Dr. Kaiser benadrukt het belang van het optimaliseren van elke stap van het fabricageproces om de reproduceerbaarheid van kleurcentra te verbeteren. Zijn team heeft een high-throughput quantum kleurcentrumkarakteriseringsplatform opgezet om het onderzoek te versnellen. De visie is om professionele nanofabricage bij gevestigde halfgeleidergieterijen te benutten, waardoor samenwerking tussen de academische wereld en de industrie wordt bevorderd.
De unieke positie van siliciumcarbide als een gevestigde industriële halfgeleider maakt het mogelijk om standaard elektronische apparaten te gebruiken om ladingsruis rond kleurcentra te onderdrukken. Dit is cruciaal gebleken voor het maximaliseren van coherentietijden. De ontwikkeling van quantum repeater nodes, gebaseerd op siliciumcarbide kleurcentra, is een natuurlijke stap in de richting van een lange afstand, volledig veilig quantumcommunicatienetwerk.