Meer grip op quantumbit

De spin van een enkel elektron kan dienen als elementaire informatie-eenheid in de quantumcomputer. Het grootste probleem daarbij is de geringe stabiliteit van de elektronspin, die al na hooguit enkele tientallen nanoseconden verstoord wordt. Het is alsof je computer crasht voordat hij is opgestart. In zijn proefschrift ‘Nuclear spin effects in nanostructures’ doet dr.ir. Jeroen Danon (Technische Natuurwetenschappen) een methode aan de hand om die stabiliteit met een factor tien te verbeteren. Een hoofdstuk hieruit werd onlangs in Nature Physics gepubliceerd.

De spintoestand van een elektron in een quantumdot – een nanostructuur waarin één of twee elektronen vastgehouden en gemanipuleerd kunnen worden – wordt verstoord door de kernspins van de omgevende atomen. Dit is een effect van hyperfijn-wisselwerking: de magnetische ruis van de kernspins in de omgeving trekt de elektronspin alle kanten op en verstoort diens quantumtoestand.

Maar omgekeerd beïnvloedt de elektronspin ook de omringende kernspins, en dat biedt mogelijkheden. Danon laat zien dat de kernspins gecontroleerd kunnen worden door een extern oscillerend magnetisch veld toe te passen waarvan de frequentie gevarieerd wordt. Resonantie van het elektron tussen de twee spintoestanden ‘op’ en ‘neer’ door toepassing van een oscillerend magnetisch veld gebruiken de onderzoekers standaard om de quantumtoestand van het elektron in de quantumdot te manipuleren. Danon schrijft dat, wanneer de resonantiefrequentie verlaagd wordt, de kernvelden actief meewerken om de elektronspin in resonantie te houden. Daartoe richten de kernspins zich één voor één dezelfde kant op, waardoor er minder willekeurige verstoring optreedt van de elektronspin. In de experimenten werd die verstoring met meer dan een factor tien verkleind. Vervolgexperimenten moeten duidelijk maken hoeveel langer elektronspins hierdoor stabiel blijven, en hoe dat effect nog te versterken is.

Het kan zelfs de minst opmerkzame wandelaar niet ontgaan. Lopend langs de eerste twee kubusvormige gebouwen (het derde is nog onbewoond) van het nieuwe Hammenpoort-complex voor buitenlandse studenten, dringt één gedachte zich op: er is hier iets met de kleur groen. Felgroene gordijnen hangen voor elk raam en hier en daar leunt een groene zitzak nonchalant tegen het glas. De plastic groene tafels en stoeltjes die in sommige kamers zichtbaar zijn, maken het monotone kleurbeeld af. Toch valt achter enkele ramen een teken van leven te ontwaren. Gebruikte C1000-tasjes, lege flessen, gevulde wasrekjes of een verdwaalde akoestische gitaar onderbreken daar de kleursleur.

“Het is hier inderdaad wel erg groenig”, bevestigt Marcel Hegnauer (masterstudent toegepaste geowetenschappen, oorspronkelijk uit Zwitserland) als we hem buiten bij de middelste flat tegenkomen. “En hier valt het dan nog wel mee. Aan de andere kant is het pas écht lelijk.”

Die andere kant staat gekeerd naar het water dat tussen de Leeghwaterstraat en de Rotterdamseweg stroomt en is bekleed met een hoofdpijnopwekkende felgroene kunststof. Gelukkig lijkt men zich bewust van de esthetische problemen: op het moment dat we hier door de blubber op het nog altijd niet betegelde terrein banjeren, worden net wat donkergroene schotten (inclusief sfeervolle nepblaadjes) op de felle ondergrond bevestigd.

Ondanks al dat groen, is Hegnauer wel tevreden met zijn nieuwe woonomgeving. “Dit is beter dan bij hotel Soul Inn”, het tijdelijke onderkomen waar vrijwel alle huidige bewoners door de universiteit waren ondergebracht. “Het zat daar zo vol, dat ik op een boot moest wonen vlakbij het hotel. Al was dat eigenlijk ook wel weer erg tof.”

Eenmaal binnen gaan we met de (felgroene) lift naar boven en treffen we Luis Guerreiro uit Portugal. Hij is in Delft voor zijn master luchtvaarttechniek. “Het is hier gezellig. Ik ken vrij veel van mijn buren nog van de Soul Inn.” Een gemeenschappelijke ruimte voor die gezelligheid, ontbreekt vooralsnog. “Er zijn driepersoonskamers met een huiskamer. Daar kun je met een groepje zitten.” En in de toekomst kan de ruimte beneden, die nu nog slechts bevolkt wordt door wat verdwaalde stukken isolatiemateriaal en andere bouwresten, misschien als sociale ontmoetingsplek dienst doen, denkt hij.

Het lijkt, kortom, alsof alle bewoners tevreden zijn. Toch heeft een Erasmus-student wel wat te klagen over zijn nieuwe woning. Althans: zolang hij anoniem blijft. “De huur is te hoog en volgend jaar wordt die nóg wat hoger. Bovendien moesten we betalen voor onze wasmachines, terwijl alles inclusief hoorde te zijn. En tot slot zit er geen ventilatie boven de kookplaten, waardoor de gang al snel gaat stinken als iemand staat te koken.”

En toch, vertelt hij na een momentje stilte, valt het eigenlijk allemaal wel mee. “Over het algemeen is het hier best leuk wonen.”