Delftse onderzoekers hebben een stabiele en efficiënte microgolflaser ontwikkeld die op een chip past: een uitkomst voor quantumcomputers.
Quantumcomputers zijn er in allerlei soorten en maten, maar allemaal zijn ze afhankelijk van microgolven om quantuminformatie uit te lezen en te manipuleren. Daarvoor wordt nu externe, lijvige rf-apparatuur gebruikt, die vanwege de warmteproductie ver weg dient te staan van het ultrakoude hart van de quantumcomputer. Onderzoekers van Qutech en het Kavli Institute of Nanoscience (beide TU Delft) hebben nu een microgolflaser (maser) ontwikkeld die op een chip past en zo weinig warmte produceert dat hij wél in de buurt van de delicate qubits mag worden geplaatst.
De maser-op-chip van de groep is gebaseerd op het zogeheten Josephson-effect, waarbij de stroom in een supergeleider doorloopt ook al is de draad onderbroken door een smal niet-supergeleidend element of zelfs een isolator. Elektronen, in een supergeleider aanwezig als paren, kunnen door deze barrière heen tunnelen. Daarbij komt straling vrij, met een golflengte die afhankelijk is van de spanning die over de onderbreking staat.
De Delftenaren fabriceerden een Josephson-junctie in een heel precies gefabriceerde supergeleidende microholte, waarvan de uiteinden zich gedragen als spiegels voor microgolven. Door een kleine gelijkspanning over de junctie aan te leggen, ontstaan er microgolflichtdeeltjes met een golflengte die overeenkomt met de holte. Naar analogie met een laser dwingen de resonerende microgolfdeeltjes de junctie om meer van hetzelfde type straling te genereren. Bij temperaturen dicht tegen het absolute nulpunt komt er coherent laserlicht uit de holte.