Christiaan Huygens

Prijswinnaar 2011

Natuurkunde

dr. Frank Koppens (35) op 8 oktober 2007 te Delft gepromoveerd op het proefschrift ´Coherence and control of a single electron spin in a quantum dot´.

Beschrijving dissertatie:

Het bekroonde proefschrift beschrijft hoe de rotatie van een enkel elektron te controleren zonder de fase-informatie te verliezen. Controle over de lading van een enkel elektron was reeds eerder bereikt, maar de rotatie bleek lastig te controleren. In de huidige elektronica is alleen de lading van belang. Deze gedraagt zich volgens de wetten van de klassieke mechanica. De rotatie van een elektron volgt andere wetten, die van de quantummechanica, met als merkwaardige consequentie dat hetzelfde elektron gelijktijdig linksom en rechtsom kan draaien. Dit is één van de redenen waarom controle over de rotatie zo lastig is. Een andere reden is dat de kracht op de rotatie magnetisch van aard is, en die kracht is veel zwakker dan de elektrische kracht waarmee je lading kunt controleren. Koppens heeft gebruik gemaakt van oscillerende magneetvelden, resonant met de precessiefrequentie van de elektronrotatie om de draairichting van een enkel elektron om te keren. De fase-informatie (coherentie) van de rotatie bleef daarbij volledig behouden. Deze techniek was de laatst ontbrekende bouwsteen in één van de meest kansrijke ontwerpen van een quantumcomputer.