TU/e-onderzoekers ontrafelen quantummysterie met AI in Eindhoven

Wetenschappers van de Technische Universiteit Eindhoven hebben een subsidie gekregen van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Hiermee gaan ze een 25 jaar oud raadsel in de quantummateriaalwetenschap oplossen. Het onderzoek kan leiden tot slimmere materialen voor computers en communicatieapparatuur. Dit gebeurt met behulp van kunstmatige intelligentie en geavanceerde computersimulaties.

Het onderzoek, genaamd uniCISS, richt zich op het zogenaamde Chiral Induced Spin Selectivity (CISS)-effect. Dit effect beschrijft hoe bepaalde spiraalvormige materialen elektronen kunnen filteren op basis van hun spin, een magnetische eigenschap van elektronen. Hoewel het fenomeen al meer dan twintig jaar geleden werd ontdekt, is het mechanisme erachter nog steeds niet volledig begrepen.

Door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie en kennis uit natuurkunde en chemie willen onderzoekers Shuxia Tao en Björn Baumeier dit raadsel oplossen. Ze ontwikkelen een tool die kan voorspellen hoe nieuwe materialen met specifieke eigenschappen ontworpen kunnen worden. Deze materialen kunnen een doorbraak betekenen voor spintronica, een technologie die gebruikmaakt van de spin van elektronen om informatie sneller en energiezuiniger te verwerken.

Nieuwe generatie technologie
Spintronica biedt veel voordelen ten opzichte van traditionele elektronica, zoals een hogere snelheid en lager energieverbruik. Het uniCISS-project richt zich op het ontwikkelen van materialen die dit optimaal benutten. Met het CISS-effect kunnen spiraalvormige structuren elektronen filteren op hun spin, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor toekomstige quantumtechnologie.

Het onderzoek wordt uitgevoerd door twee faculteiten aan de TU/e: Applied Physics and Science Education en Mathematics and Computer Science. De subsidie stelt het team in staat om twee promovendi aan te trekken en vijf jaar lang intensief onderzoek te doen. Tao en Baumeier combineren hun expertise in quantummechanische modellering en kunstmatige intelligentie om dit complexe probleem te ontrafelen.

Brede steun vanuit NWO
Het uniCISS-project is één van de zestien innovatieve projecten die zijn goedgekeurd door het NWO-domein Exacte en Natuurwetenschappen. De NWO-subsidie richt zich op fundamenteel onderzoek en heeft als doel wetenschappelijke doorbraken te realiseren. Andere projecten in deze ronde onderzoeken onder meer het menselijk brein, kosmische straling en virussen. Het onderzoek van de TU/e draagt bij aan de ontwikkeling van technologieën die de toekomst van communicatie en computertechnologie kunnen veranderen.