Onderzoekers van de TU Delft zijn er in geslaagd om individuele elektronen één voor één op te schuiven in een rijtje en aan het einde van dat rijtje uit te lezen. En dit zonder dat hun toestand daarbij wordt veranderd. Deze vaardigheid kan een belangrijke stap zijn in de ontwikkeling van een (toekomstige) kwantumcomputer.

De spin van een elektron is, zeer versimpeld, te zien als de rotatierichting van dat elektron, linksom of rechtsom. De spin van een individueel elektron kan worden gebruikt om er informatie in op te slaan. De spintoestand staat dan voor een digitale ‘0’ of ‘1’. Spintransport van heel veel elektronen tegelijk over relatief grote afstanden is al mogelijk. Ook het gecontroleerd transporteren van een individueel elektron door halfgeleidermateriaal is al routine. Maar het transporteren van individuele elektronen met het behoud van hun spin over grote afstanden was nog niet eerder gelukt.’

Om dit te realiseren, hebben de Delftse onderzoekers iets gemaakt dat vergelijkbaar is met de werking van een CCD (Charge Coupled Device, ook wel emmertjesgeheugen genoemd), maar dan op veel kleinere schaal. In een CCD worden pakketjes elektrische lading doorgegeven in een reeks condensatoren. De ladingspakketjes arriveren één voor één aan het einde van de rij, waar ze vervolgens worden geregistreerd door een versterker.
 
De Delftse onderzoekers maakten een variant op dit concept, een ‘single-spin CCD’. Deze kan elektronen één voor één verschuiven langs een rijtje, zonder dat de spin van die elektronen verandert. Aan het eind van de rij wordt de spin vervolgens uitgelezen. Het ‘rijtje’ bestaat in dit geval uit drie zogenaamde quantum dots (te zien als kunstmatige atomen waarin steeds één elektron is opgesloten). Zoals in een CCD worden de drie elektronen steeds een stap opgeschoven naar het einde van de keten door het aanbrengen van elektrische velden, waar ze worden uitgelezen door een ander quantum dot.