Individuele lichtdeeltjes zenden en ontvangen

Individuele lichtdeeltjes uitzenden en detecteren. Dat kan met de apparatuur van Single Quantum. Dit jonge bedrijf kreeg onlangs een Valorisation Grant van NanoNextNL om de technologie verder te ontwikkelen. Toepassingen liggen onder andere op het terrein van quantumcryptografie en medische beeldvorming.

Read this highlight
  • EN
  • NL
  • Select other language

foto: Shutterstock

‘Tijdens mijn promotieonderzoek aan de TU Delft werkte ik aan een gevoelige detector voor individuele lichtdeeltjes,’ vertelt CEO van Single Quantum Sander Dorenbos. ‘Vanuit andere onderzoeksgroepen was er veel belangstelling voor onze detectorchips. In eerste instantie gaven we deze weg  in het kader van wetenschappelijke samenwerking, maar op den duur was dat niet meer te doen. Daarom zijn we in 2012 een bedrijf gestart om detectorsystemen te bouwen en deze te verkopen. Inmiddels staan er zo’n vijftien bij verschillende onderzoeksinstellingen wereldwijd en hebben we voor het komende half jaar nog vijftien bestellingen.’

De detectorchip bestaat uit een enkele ononderbroken draad die door koeling supergeleidend wordt: elektrische stroom gaat er zonder weerstand doorheen. Zodra er een lichtdeeltje op de chip valt, verliest de draad gedurende tien nanoseconden zijn supergeleidende eigenschappen.

Supergeleidende nanodraad

De detectorchip bestaat uit een enkele ononderbroken draad van niobiumtitaniumnitride, die slechts vijf nanometer dik is. Deze draad wordt gekoeld tot 270 graden onder nul. De draad is dan supergeleidend: elektrische stroom gaat er zonder weerstand te ondervinden doorheen. Zodra er een lichtdeeltje op de chip valt, verliest de draad gedurende tien nanoseconden zijn supergeleidende eigenschappen. Gedurende die korte tijd meet je een elektrische weerstand.

highlight-individuele-lichtdeeltjes-1Een miscroscopische opname van de dectectorchip, bestaande uit 1 enkele dunne draad.

Voorsprong op concurrentie

Waar concurrerende technologie van de tien passerende lichtdeeltjes er één weet te detecteren, ziet de detector van het Delftse bedrijf er minimaal zeven. Daarnaast is het systeem ook voor andere technische specificaties substantieel beter dan de bestaande detectoren, vertelt Dorenbos. ‘Er is minder ruis, en de dode tijd tussen twee metingen is veel kleiner.’

Ontwikkeling bron

De afgelopen jaren ontwikkelde de onderzoeksgroep van Val Zwiller in Delft, waar de detectoren in eerste instantie ontwikkeld zijn, ook een lichtbron voor individuele lichtdeeltjes. ‘Die bronnen zijn feitelijk een speciaal soort LEDs, gemaakt van halfgeleidermaterialen. Ze zijn in staat om heel gecontroleerd een enkel lichtdeeltje per keer uit te zenden.’

Via de wetenschap naar bredere markt

Met de Valorisation Grant van NanoNextNL gaat het bedrijf deze lichtbron doorontwikkelen tot een volwaardig product. ‘Ook daarmee richten we ons eerst op de wetenschap,’ vertelt Dorenbos. ‘We gebruiken de ervaringen vanuit de onderzoeksgroepen om ons product beter te maken. En de wetenschappelijke artikelen die tot stand komen dankzij onze technologie kunnen nieuwe klanten overtuigen van de kwaliteit van onze producten.’

Single Quantum is het enige bedrijf ter wereld dat zowel bronnen als detectoren voor individuele lichtdeeltjes kan maken. ‘We richten ons op klanten die we complete systemen kunnen verkopen, bijvoorbeeld om quamtumcryptografie-experimenten mee te doen.’

Complete systemen

Op dit moment is Single Quantum het enige bedrijf ter wereld dat zowel bronnen als detectoren voor individuele lichtdeeltjes kan maken. ‘Daarmee gaan we ons richten op klanten die we complete systemen kunnen verkopen, bijvoorbeeld om quantumcryptografie-experimenten mee te doen. De jury voor de Valorisation Grant heeft ons aangeraden om daarin niet te bescheiden te zijn. De wetenschappelijke markt is niet zo groot, maar daarbuiten zien zij grote mogelijkheden voor onze technologie, met name binnen toekomstige vormen van communicatie via licht in plaats van elektronica. Wij zijn de eersten ter wereld die serieus proberen om dit commercieel van de grond te krijgen.’

Snelle verkoop

‘Het is bijzonder dat een bedrijf met zo’n fundamentele technologie meteen al praktische applicaties en klanten heeft,’ zegt Valorisation Grant jurylid Willem van den Berg van Value Creation Capital. De technologie heeft een aantal unique selling points waardoor de jury er veel potentieel in ziet, zegt hij. ‘Er zijn applicaties waarvoor de producten van concurrenten niet gevoelig genoeg zijn. Zo kun je de technologie van Single Quantum gebruiken om fouten in integrated circuits (IC’s) op te sporen. Dat is van grote waarde voor fabrikanten van computer chips.’ Ook voor de bronnen ziet Van den Berg voldoende marktpotentieel. ‘Je kunt ze bijvoorbeeld gebruiken voor quantumcryptografie en quantumcommunicatie.’

Belangrijke fase

Het bedrijf komt nu in een belangrijke fase, legt het jurylid uit. ‘Veel ondernemingen die worden opgestart vanuit de wetenschap zijn heel inhoudelijk gedreven. Dat is ook goed, zo is dit bedrijf bijvoorbeeld aan zijn eerste klanten gekomen. Maar dan is het de kunst om op tijd te gaan opschalen. Productie en assemblage zullen het probleem niet zijn. Maar hoe zet je zoiets commercieel op poten? Daar heb je andere expertise voor nodig. En dan komt het aan op sales, sales en sales. Het is interessant om te volgen hoe het Single Quantum verder zal vergaan.’

Meer informatie over Single Quantum