nieuws

Wetenschappers demonstreren nieuw soort laser

R&D

Een team van onderzoekers onder leiding van Leo Kouwenhoven heeft bij QuTech Kavli Institute of Nanoscience bij de TU Delft een laser-op-een-chip ontwikkeld, gebaseerd op een fundamentele toepassing van supergeleiding. Zo’n chip is veelbelovend in toepassingen zoals een schaalbare quantumcomputer.

Wetenschappers demonstreren nieuw soort laser
QuTech Wetenschappers ontwikkelden een on-chip microgolflaser gebaseerd op een fundamenteel aspect van supergeleiding: het ac Josephson effect.(foto: TU Delft)

Lasers zijn uniek door de emissie van perfect gesynchroniseerd, coherent licht. Dit betekent dat de lijnbreedte (die overeenkomt met het kleurspectrum) heel smal kan zijn. Een typische laser bestaat uit een groot aantal emitters (zoals atomen, moleculen of ladingsdragers in halfgeleiders) in een gefabriceerde holte. Dit soort conventionele lasers zijn vaak inefficiënt en genereren veel warmte. Dit maakt ze lastig te combineren in lage temperatuur-toepassingen, zoals quantumtechnologie.

On-chip microgolflaser
De wetenschappers ontwikkelden een on-chip microgolflaser gebaseerd op een fundamenteel aspect van supergeleiding: het ac Josephson effect. Op de chip is een Josephson junctie op nanoschaal gekoppeld aan een supergeleidende holte. Door met een batterij een kleine gelijkspanning aan te leggen over de junctie kunnen er Cooper paren tunnelen door de junctie waardoor microgolflicht vrij komt. De supergeleidende holte zorgt voor versterking van dit licht, waardoor uiteindelijk een coherente straal microgolflicht uit de chip komt. Zo’n chip is veelbelovend in toepassingen zoals een schaalbare quantumcomputer.
Voor alle huidige voorstellen van de quantumcomputer zijn efficiënte, coherente microgolfbronnen essentieel. Microgolflicht wordt gebruikt voor het uitlezen en overbrengen van quantuminformatie, voor het corrigeren van fouten en voor het controleren van individuele quantumdeeltjes. Anders dan de huidige dure en inefficiënte microgolfbronnen is deze ontwikkelde Josephson-junctielaser niet alleen efficiënt, maar ook makkelijk te controleren en aan te passen door het ontwerp op de chip.

Het werk werd uitgevoerd bij QuTech en het Kavli Institute of Nanoscience bij de Technische Universiteit Delft, gesponsord door de samenwerking tussen FOM en Microsoft op het gebied van Topological Quantum Computation en de European Research Council (ERC).
Bron: TU Delft

Reageer op dit artikel