Filter results

9845 resultaten

Hoe elektronica bevriezen helpt om qubits aan te sturen

Onderzoekers van Fujitsu en QuTech hebben nieuwe en ultrakoude elektronica ontwikkeld om op diamant gebaseerde quantumbits aan te sturen. Als resultaat van hun gezamenlijke onderzoeksproject wordt het mogelijk om grotere quantumcomputers te bouwen door de 'wiring bottleneck' te overwinnen, met behoud van hoge kwaliteitsprestaties. Het is zelfs zo dat zowel de quantumbits als de aansturingselektronica gemakkelijk kunnen worden bediend in één compacte cryogene koelkast. De onderzoekers publiceren hun resultaten op IEEE's ISSCC. Besturingselektronica ontwikkeld om extreme kou te weerstaan, artistiek weergegeven op een stapel ijs. Beeld: Bas Czerwinski voor QuTech. De functionele quantumcomputer van de toekomst zal miljoenen quantumbits, of 'qubits', bevatten. Ze zullen in staat zijn om complexe problemen veel sneller te verwerken dan klassieke computers, vooral op gebieden als cryptografie, optimalisatie en simulatie. Bovendien zullen ze in staat zijn om problemen op te lossen die onmogelijk zijn voor klassieke computers, wat een belangrijke mijlpaal is in de geschiedenis van de informatica. Dichtbij het absolute nulpunt Voordat het zover is, moeten er een paar uitdagingen overwonnen worden. Eén daarvan is het handhaven van de extreem lage temperatuur, waarbij de qubit normaal gesproken werkt. Qubits maken gebruik van extreem kwetsbare quantumeffecten die door veel dingen worden verstoord, zoals zelfs de kleinste hoeveelheid warmte. Daarom worden qubits afgekoeld tot de koudst mogelijke temperaturen, dicht bij het absolute nulpunt: 0 Kelvin (of -273°C). Het is al een hele prestatie om iets tot zo'n temperatuur af te koelen: het zou zonde zijn als er hitte in het hart van een quantumcomputer zou lekken tijdens het maken van berekeningen. Die hitte zou onmiddellijk de informatie vernietigen die de qubit bevat, waardoor elke quantumcomputer onbetrouwbaar en onbruikbaar zou worden. Het is nu gangbaar om een paar qubits koud genoeg te houden door ze in een kleine cryogene koelkast te plaatsen en ze met een paar draden te verbinden met de elektronica buiten de koelkast. Maar het is erg moeilijk om duizenden of zelfs miljoenen qubits aan te sluiten met evenzoveel draden die de koelkast uitkomen. Zoveel draden tussen de koude qubits en de elektronica op kamertemperatuur heeft een dramatische invloed op de betrouwbaarheid, de fabricage en de grootte van het apparaat. Besturingselektronica ontwikkeld om extreme kou te weerstaan, gezien door een vergrootglas. Afbeelding credit: Bas Czerwinski voor QuTech. Vries in die elektronica! Waarom niet de hele computer bevriezen, in plaats van alleen de qubits? Dat is makkelijker gezegd dan gedaan, omdat de meeste elektronica alleen bestand is tegen omgevingstemperaturen van -40°C tot +125°C, temperaturen die veel hoger liggen dan de temperatuur van de typische qubit. Maar dit is precies wat onderzoekers en ingenieurs van QuTech - een samenwerking tussen de TU Delft en TNO - deden. Ze gebruikten cryo-CMOS hardware om de extreme temperaturen van een qubit koelkast te weerstaan, zonder dat dit ten koste ging van de prestaties van het hele systeem en de schaalbaarheid. Hoofdonderzoeker Fabio Sebastiano (QuTech en TU Delft) legt uit: "Bij het ontwerpen van elektrische systemen is er altijd een balans tussen prestaties en vermogen: de toename van het ene betekent een afname van het andere. Onze uitdaging is om hoge prestaties te verkrijgen en tegelijkertijd het stroomverbruik niet te beperken. Dit is cruciaal omdat te veel vermogen de cryogene koelkast die wordt gebruikt om het systeem op een lage temperatuur te houden, zou kunnen oververhitten. We gebruikten specifieke cryogene elektronische controllers (cryo-CMOS controllers) om het knelpunt van de interconnectie te verlichten: nu hebben we minder draden nodig om de cryogene koelkast binnen te gaan, wat de schaalbaarheid van de hele quantumcomputer enorm verbetert." Zijn collega (ook QuTech en TU Delft) en hoofdonderzoeker Masoud Babaie voegt daaraan toe: "Om cryo-CMOS-controllers verder te verfijnen, is een gecombineerde ontwerpaanpak van elektronica en quantumprocessoren gunstig. Dit houdt in dat qubits strategisch worden opgesteld en verbonden met de controllers. Voor elk quantumplatform is een zorgvuldig onderzoek nodig van de signaalbehoeften en controlleroptimalisatie voor schaalbaarheid, waarbij de nadruk ligt op het verminderen van het stroomverbruik en de fysieke grootte. Dit is essentieel voor de ontwikkeling van grotere quantumcomputers." Dr. Shintaro Sato, Fellow, SVP & Head of Quantum Laboratory bij Fujitsu Research, Fujitsu Limited, legt uit: "Bedrading tussen regelcircuits en qubits is een veelvoorkomend probleem bij het opschalen van quantumcomputers. De resultaten van ons gezamenlijk onderzoek onderstrepen het potentieel van cryo-CMOS-technologie voor diamant-spin-qubits om dit knelpunt te overwinnen. We verwachten dat de nieuwe technologie ons in staat zal stellen om de hoge schaalbaarheid te bereiken die verwacht wordt in quantumcomputers die diamant-spin-qubits gebruiken." Van spin-qubits naar diamant Eerder bereikten de onderzoekers een cryogene controller voor spin-qubits in silicium. Hoewel die spin-qubits (in principe) samen met de cryogene elektronica in een standaard proces voor geïntegreerde circuits (bijv. CMOS) gefabriceerd kunnen worden, hebben de diamant-qubits die hier gebruikt worden een aantal andere voordelen. Ze hebben een betere natuurgetrouwheid, ze kunnen gemakkelijker op afstand met elkaar verbonden worden, waardoor er ruimte ontstaat voor elektronica in de buurt, en ze kunnen bij een (relatief) hogere temperatuur werken. De hogere werktemperatuur is vooral relevant voor de elektronica, omdat werken bij 1 kelvin (-272,15°C) moeilijk maar eenvoudiger is dan werken bij 0,020 kelvin. Vervolgstappen Het werk markeert een grote stap door voor het eerst cryogene elektronica voor diamant-qubits te laten zien. Terwijl de zeer belangrijke eerste stap van het besturen van een enkele qubit met cryogene elektronica nu is bereikt, werken de onderzoekers al aan de volgende stappen door alle andere benodigde functionaliteiten toe te voegen, zoals het uitbreiden van 1-qubit operaties naar 2-qubit operaties en het implementeren van de qubit uitleesfunctionaliteit, en door in het algemeen op te schalen naar grotere quantumprocessors. Publicatiedetails “A Cryo-CMOS Controller with Class-DE Driver and DC Magnetic-Field Tuning for Color-Center-Based Quantum Computers”, L. Enthoven, N. Fakkel, H. Bartling, M. van Riggelen, K-N. Schymik, J. Yun, E. Tsapanou Katranara, R. Vollmer, T. Taminiau, F. Sebastiano, M. Babaie, 2024, IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC). Fabio Sebastiano Lead researcher bij QuTech & TU Delft Aldo Brinkman Persvoorlichter QuTech Fujitsu and Delft University of Technology establish new quantum lab

Half Height Horizontal

Oude nederzettingen in Colombia traceren met remote sensing

Een team van de LDE -alliantie (Universiteit Leiden, TU Delft en Erasmus Universiteit Rotterdam) vroeg zich af of het mogelijk is om met remote sensing-technieken te speuren naar tekenen van oude nederzettingen in de jungle. Voor een expeditie in een dichtbegroeid bos in Colombia sloeg het team, waaronder remote sensing expert Felix Dahle van de TU Delft, de handen ineen met archeologen en drone-experts uit Colombia. In bergachtige bossen zijn drones een betaalbare oplossing om het gebied in kaart te brengen. Vanaf de grond zijn de locaties vaak slecht of niet toegankelijk. Een LiDAR-laserscanner heeft zijn waarde al bewezen in kustwaarnemingen , maar de vraag was of LiDAR de dichte boomtoppen kon omzeilen. Bomen reflecteren de laser, dus het was cruciaal om dichtbij te vliegen zodat de laser zijn weg door het bladerdek kon vinden. Het team monteerde een draagbare LiDAR-laserscanner op een drone en ging op expeditie in de buurt van oude terrassen van de Tairona-cultuur in de Sierra Nevada van Santa Marta. “We moesten de juiste plek vinden. Dicht bij de archeologische vindplaatsen en toch veilig boven het bladerdak”, zegt Felix Dahle. En het is gelukt. De LiDAR-laserscanner maakte een puntenwolk en een gedetailleerd 3D-model van het landschap. “We waren in staat om oude terrassen in de jungle zichtbaar te maken. We ontdekten dat we door het bos heen kunnen scannen als het niet te dicht is, maar sommige gebieden bleven ondoorgrondelijk. We konden ook verschillende vegetatietypen onderscheiden, wat ook van grote waarde kan zijn bij het vinden van onontdekte archeologische vindplaatsen.”

TU Delft jointly wins XPRIZE Rainforest drone competition in Brazil

TU Delft wint gezamenlijk XPRIZE Rainforest competitie in de Amazone, Brazilië Stel je zich voor: snelle en autonome robottechnologie gebruiken voor onderzoek naar de groene en vochtige longen van onze planeet; onze wereldwijde regenwouden. Drones die autonoom eDNA samplers en netten voor in boomtoppen inzetten, brengen de rijke biodiversiteit van deze complexe ecosystemen aan het licht en onthullen de effecten van menselijke activiteiten op de natuur en klimaatverandering. Op 15 november 2024, na vijf jaar intensief onderzoek en competitie, bereikte het ETHBiodivX-team, waarvan ook Luchtvaart- en Ruimtevaartonderzoekers van de TU Delft, Salua Hamaza en Georg Strunck, deel uitmaakten, een opmerkelijke mijlpaal: het winnen van de XPRIZE Rainforest Bonus Prize voor uitmuntende inspanningen bij het gezamenlijk ontwikkelen van inclusieve technologie voor natuurbehoud. Het doel: geautomatiseerde technologie en methoden ontwikkelen om bijna realtime inzichten te krijgen in biodiversiteit - het leveren van noodzakelijke gegevens die kunnen bijdragen aan behoud en beleid, duurzame bio-economieën kunnen ondersteunen en inheemse volkeren en lokale gemeenschappen, die de belangrijkste beschermers en kennishouders zijn van de tropische regenwoudens op aarde, meer macht kunnen geven. Het ETHBiodivX team, bestaande uit experts in Robotica, eDNA en Data Insights, ging de enorme uitdaging aan om de manier waarop we ecosystemen monitoren te automatiseren en te stroomlijnen. Aan het hoofd van de robotica-afdeling, een samenwerking tussen Universitair Hoofddocent Salua Hamaza van de TU Delft, prof. Stefano Mintchev van de ETH Zürich en prof. Claus Melvad en Toke Thomas Høye, ontwikkelt baanbrekende robotoplossingen om autonoom ecologische en biologische gegevens te verzamelen. “We stonden voor de immense uitdaging om robots in het wild in te zetten - en niet zomaar in een buitenomgeving, maar in een van de meest veeleisende en onbekende: de natte regenwouden. Dit vereiste buitengewone inspanningen om robuustheid en betrouwbaarheid te garanderen, waarbij we de grenzen verlegden van wat de hardware kon bereiken voor autonome gegevensverzameling van beelden, geluiden en eDNA in het Amazonegebied”, zegt universitair hoofddocent Hamaza. “Uiteindelijk zal deze technologie beschikbaar zijn voor inheemse gemeenschappen als hulpmiddel om de voortdurende veranderingen in de biodiversiteit van het bos beter te begrijpen, die de lokale bevolking voorziet van essentiële hulpbronnen zoals voedsel en onderdak.” . . . .

Veiligere en efficiëntere bloedvatbehandelingen door innovatieve kathetertechnologie

Wereldwijd worden jaarlijks meer dan 200 miljoen katheters gebruikt voor de behandeling van vaatziekten zoals hartaandoeningen en slagadervernauwing. Hoewel essentieel, brengt het gebruik van katheters risico’s met zich mee: wrijving tussen de katheter en de vaatwand kan complicaties veroorzaken. Een nieuwe technologie, ontwikkeld door Mostafa Atalla en zijn team, biedt een oplossing. Met één druk op de knop kan de wrijving van de katheter worden aangepast, van maximale grip naar volledige gladheid. Deze innovatie belooft niet alleen veiligere, maar ook efficiëntere endovasculaire procedures mogelijk te maken. De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift IEEE. Slimme katheter met instelbare wrijving Het nieuwe katheterprototype is uitgerust met geavanceerde technologie die de wrijving tussen de katheter en vaatwand nauwkeurig reguleert via ultrasone trillingen. Dit mechanisme zet via ultrasone trillingen de dunne vloeistoflaag onder druk waardoor de wrijving dynamisch kan worden aangepast: lage wrijving voor soepele navigatie door bloedvaten en hogere wrijving voor optimale stabiliteit tijdens een procedure. Tests tonen aan dat deze techniek de wrijving op harde oppervlakken met gemiddeld 60% vermindert en op zachte oppervlakken met 11%. Veelbelovende resultaten Bij experimenten op dierlijk aortaweefsel heeft het prototype zijn potentieel bewezen. Deze innovatie kan niet alleen bij vaatbehandelingen worden ingezet, maar mogelijk ook bij andere medische procedures, zoals interventies in de darmen. De onderzoekers zijn nu bezig de technologie verder te ontwikkelen en te testen op bredere toepassingen. Meer informatie Publicatie DOI: 10.1109/TMRB.2024.3464672 Toward Variable-Friction Catheters Using Ultrasonic Lubrication | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore Mostafa Atalla: m.a.a.atalla@tudelft.nl | Aimee Sakes: a.sakes@tudelft.nl | Michael Wiertlewski: m.wiertlewski@tudelft.nl Wil je een demonstratie bijwonen of in contact komen met een van de onderzoekers neem contact op met: Fien Bosman, persvoorlichter TU Delft Health: f.j.bosman@tudelft.nl/ 0624953733