Vooraanstaande onderzoekers publiceren nieuwe definitie van kwantum nanowetenschap

De omvang van investeringen in kwantumberekening, simulatie en detectie groeit in een prikkelend tempo. Het benutten van de nanoschaal om bruikbare kwantumeffecten te creëren, is een transformerend vermogen dat van enorm belang is voor industrieën en overheden. Door de huidige stand van zaken en de toekomstige richtingen van de kwantumnanowetenschap samen te vatten, is een recensie die de kwantumnanowetenschap definieert, gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie deze week zal investeerders en financieringsagentschappen helpen om weloverwogen beslissingen te nemen over hoe en waarom deel te nemen aan de kwantumtechnologierevolutie.

“De basis voor onze definitie is het nieuwe begrip van kwantum, dat superpositie, verstrengeling en, belangrijker nog, coherentie omvat”, zegt Andreas Heinrich, directeur van het IBS Center for Quantum Nanoscience (QNS), die aan het hoofd stond van de alliantie van onderzoekers van meerdere velden die de recensie hebben geschreven. Het proces begon toen QNS in 2017 een workshop hield, waar leiders uit verschillende gebieden van de nanowetenschap samenkwamen, waaronder vooraanstaande experimentatoren en theoretici op het gebied van NV-centra, kwantumtechnologie, kwantumdots en spins op oppervlakken van over de hele wereld. Onder de deelnemers waren pioniers zoals de winnaar van de nanowetenschap Kavli-prijs 2010, Don Eigler, de gedecoreerde theoreticus die de kwantumcomputer in 1997 voorstelde, Daniel Loss, en de RSC Centenary-prijswinnaar van 2019 voor haar toonaangevende onderzoek naar moleculair magnetisme Roberta Sessolli.

“Dit artikel is het hoogtepunt van een visionair initiatief van QNS”, zegt Andrea Morello, Scientia Professor of Quantum Engineering aan de UNSW en co-auteur van het artikel. “We hebben allemaal tientallen jaren in het veld gewerkt, maar hadden nog nooit een hele week met vooraanstaande collega’s doorgebracht, waarbij we ons afvroegen: “wat IS de kwantumnanowetenschap?” vervolgt Morello. Het antwoord kwam overeen met de definitie dat kwantumnanowetenschap – de nieuwe, opwindende, toekomstgerichte essentie ervan – is wat er gebeurt als onderzoekers streven naar het benutten van kwantumcoherentie. De auteurs hebben vervolgens uitgewerkt hoe de nanometerschaal precies de fysieke en technologische enabler voor dit programma wordt. Het resultaat is een beknopt overzicht, waarin de relatie tussen nanometerschaal -grootte en kwantumcoherentie wordt naar de oppervlakte gebracht, in een breed scala van fysieke systemen.

Als onderdeel van het jarenlange proces van het vastleggen en verfijnen van de definitie, organiseerde QNS in de herfst van 2019 de allereerste conferentie over Quantum Nanoscience. 138 wetenschappers uit 10 landen kwamen samen in het centrum van QNS in Seoul, verenigd met het doel de kwantumaard te begrijpen en toe te passen van objecten op nanoschaal. In feite was dit de eerste keer dat ’s werelds toonaangevende onderzoekers die werkzaam waren op gebieden die voorheen als ongelijksoortig werden beschouwd, werden samengebracht als de quantum nanowetenschapsgemeenschap, wat op zijn beurt de focus van de definitie op coherentie verscherpte.

Directeur Heinrich merkt op dat “de volgende uitdaging is om de onderzoekers die zichzelf door de lens van hun specifieke onderzoekslijn zien, zoals kwantumdots of NV-centra, te betrekken om hen uit te nodigen om zichzelf te zien als samenwerkende bijdragers in het interdisciplinaire veld dat is kwantum nanowetenschap.”