“Tijdens mijn bachelor Electrical Engineering aan de Universiteit Twente realiseerde ik me dat het niet echt bij me paste. Het was me te veel gericht op het maken van dingen, zoals het ontwerpen van circuits. Daarom ben ik op zoek gegaan naar een masteropleiding met een sterkere focus op onderzoek, maar wél met praktische toepassingen.
De master Applied Physics aan de Universiteit Twente leek precies wat ik zocht. De studie is echt iets voor mensen met geduld en een langetermijnvisie: het draait niet om snelle resultaten of directe toepassingen. Je leert bijvoorbeeld over quantumelektronica en hoe dit technologieën kan beïnvloeden die pas over tientallen jaren relevant worden.
Theorie in de praktijk
In de master houd je je niet alleen bezig met de theoretische concepten, maar ook de praktische toepassingen. Het is niet zo abstract als theoretische natuurkunde, waar je je bijvoorbeeld bezighoudt met quantumveldentheorie of algemene relativiteitstheorie. In Applied Physics verdiep je je bijvoorbeeld in materiaalkunde: je leert over de eigenschappen van specifieke materialen en hoe ze zich gedragen.
De master heeft vier specialisaties, waarmee je verschillende richtingen op kunt. Zo kun je experimenteel onderzoek doen naar het gedrag van vloeistoffen, of de eigenschappen van verschillende materialen, bijvoorbeeld. Ik heb ervoor gekozen om me te specialiseren in Quantum Physics. Dit fascineert me al sinds de middelbare school. Het is zo anders dan veel andere takken van de natuurkunde, omdat je de allerkleinste deeltjes bestudeert!
Ik vind het heel fascinerend dat de bouwstenen van alle materie in feite hetzelfde zijn. Alles bestaat uit atomen, die weer bestaan uit protonen, neutronen en elektronen. Maar afhankelijk van hoe deze deeltjes zijn gerangschikt, krijg je compleet verschillende systemen. Van glas tot aan water – het bestaat allemaal uit dezelfde deeltjes, maar hun ordening wordt bepaald door de wetten van de quantummechanica.
Quantumcomputing
Ik was heel benieuwd naar hoe de principes van quantumfysica kunnen worden toegepast in quantumcomputing, een veld met enorm veel potentie. Denk bijvoorbeeld aan het simuleren van chemische reacties voor het ontwikkelen van medicijnen, miljoenen keren sneller dan een gewone computer dat kan! Daarom heb ik voor mijn stage samengewerkt met een onderzoeksgroep aan de Unviersity of Waterloo in Canada om spin qubits te ontwikkelen, de bouwstenen van quantumcomputers. Deze minuscule componenten slaan quantuminformatie op en verwerken deze. Mijn taak was om te onderzoeken hoe imperfecties in het productieproces, zoals kleine defecten, hun prestaties beïnvloeden.
Dit was best een uitdaging, want geen enkel fabricageproces is perfect. Maar door de defecten te simuleren, kon ik begrijpen hoe ze de werking van het apparaat beïnvloeden en zelfs proberen te voorspellen waar defecten waarschijnlijk zouden optreden. Het was een geweldige ervaring, omdat ik de geleerde theorie kon koppelen aan echte problemen in de ontwikkeling van quantumhardware.
Wetenschap en impact op de wereld
Voor mijn scriptie onderzoek ik nu een materiaal genaamd Quantum Spin Hall insulatoren. Dit zijn topologische isolatoren, wat betekent dat ze een aantal bijzondere eigenschappen hebben, waaronder het vermogen om elektriciteit te geleiden zonder energie te verliezen als warmte.
Normaal gesproken wordt je laptop of telefoon warm tijdens gebruik: dat is energie wat als warmte verloren gaat. Met deze materialen gebeurt dat niet. Ze zouden in de toekomst gebruikt kunnen worden voor extreem efficiënte, energiezuinige elektronica of transistors, bijvoorbeeld. Ik onderzoek hoe dit materiaal zich onder verschillende omstandigheden gedraagt. Met behulp van quantumfysica voorspel ik hoe het materiaal zich zal gedragen, en vervolgens test ik deze voorspellingen en experimenteer ik met materialen op de nanoschaal – slechts één atoomlaag dik!
Toekomst
Ik vind onderzoek doen geweldig en zou graag doorgaan met een PhD. Deze master heeft me een goede basis gegeven en het lijkt me fantastisch om in het veld van quantumfysica te blijven werken, bijvoorbeeld om te onderzoeken hoe dit industrieën de komende decennia kan beïnvloeden. Voor mij is dat het mooiste van alles – weten dat ik bijdraag aan toekomstige ontdekkingen.”
