Onderzoekers van MIT ontdekten een nieuwe staat waarin materie zich kan bevinden. De kwantumstaat lijkt een belangrijk probleem voor kwantumcomputers op te lossen.

kwantumcomputer

Onderzoekers van het Amerikaanse MIT hebben een nieuwe staat voor materie ontdekt: de kwantum spin-vloeistof. Kwantum spin-vloeistoffen werden al 40 jaar lang voorspelt maar nu pas werd de staat voor het eerst geobserveerd.

Een kwantum spin-vloeistof stelt in essentie een tot nog toe ongekende vorm van magnetisme ten toon. Ferromagnetisme, waarmee je magneten op een bord plakt, en antiferromagnetisme, waarmee je harde schijf werkt, waren al gekend. De derde vorm biedt een heleboel mogelijkheden.

In een normaal magnetisch materiaal schikken elektronen zich in een vast patroon op basis van hun magnetische eigenschappen wanneer de temperatuur voldoende omlaag wordt gebracht. In de kwantum spin-vloeistof blijven de elektronen als gekken rond bewegen met dank aan kwantum-effecten. Voor wetenschappers is die ontdekking op zich interessant genoeg om een feestje te bouwen, maar er zijn ook praktische toepassingen.

Lastige qubit

De zoektocht naar kwantumcomputers staat voor talrijke hordes en één daarvan in de vervelde qubit. Die elementaire bouwsteen van de kwantumcomputer kan verschillende staten aannemen: 0, 1 en 0 en 1 tezamen. Materiaal rond de qubit heeft echter de neiging om de staat er van te beïnvloeden. Zo kan een qubit per ongeluk geflipt worden van bijvoorbeeld 0 naar 1, wat de hele kwantumcomputer waardeloos maakt.

De chaotische magnetische eigenschappen van de kwantum spin-vloeistof isoleren qubits echter van enige invloed van buitenaf. Materialen in een kwantum spin-vloeistofstaat kunnen dus elementair worden voor de computer van de toekomst. Die staat echter niet voor de deur, niet alleen omdat er nog heel wat problemen opgelost moeten worden maar ook omdat oplossingen zoals deze nog lang niet klaar zijn voor praktisch gebruik. MIT bereikte de exotische materiestaat met de hulp van een erg exotisch op ruthenium gebaseerd materiaal: alpha-RuCL3. Het lijkt er desalniettemin op dat er weer een stap in de goede richting is gezet.