Customize Consent Preferences

We use cookies to help you navigate efficiently and perform certain functions. You will find detailed information about all cookies under each consent category below.

The cookies that are categorized as "Necessary" are stored on your browser as they are essential for enabling the basic functionalities of the site. ... 

Always Active

Necessary cookies are required to enable the basic features of this site, such as providing secure log-in or adjusting your consent preferences. These cookies do not store any personally identifiable data.

No cookies to display.

Functional cookies help perform certain functionalities like sharing the content of the website on social media platforms, collecting feedback, and other third-party features.

No cookies to display.

Analytical cookies are used to understand how visitors interact with the website. These cookies help provide information on metrics such as the number of visitors, bounce rate, traffic source, etc.

No cookies to display.

Performance cookies are used to understand and analyze the key performance indexes of the website which helps in delivering a better user experience for the visitors.

No cookies to display.

Advertisement cookies are used to provide visitors with customized advertisements based on the pages you visited previously and to analyze the effectiveness of the ad campaigns.

No cookies to display.

Wetenschap

Steele lab ontwikkelt quantumradio

Luister goed, en je kunt de quanta tellen. Delftse onderzoekers presenteerden de meest gevoelige MHz ontvanger ter wereld in het blad Science.

Wie geboren is in de analoge wereld, weet wellicht dat een radio in zijn simpelste vorm bestaat uit een spoel, een condensator (een LC-circuit) en een diode. Verbind een oortelefoontje over de diode en je hoort Radio Moskou.

Het circuit dat promovendus Mario Gely ontwikkelde in het lab van prof.dr. Gary Steele (Technische Natuurwetenschappen) combineert twee van die LC-circuits. Een is afgestemd op de MHz band (zoals een FM-radio), de ander op de GHz band met een quantumbit als diode.

Het kostte Gely acht maanden om alle componenten bijeen te krijgen op een chip van een vierkante centimeter. In feite bevat de chip vier dubbele circuits en een boel reserveonderdelen. Je weet immers maar nooit of het werkt.

De probefrequentie verandert naarmate er meer quanta binnenkomen. (Illustratie: Steele Lab)

Zorgvuldig afgeschermd van de rumoerige buitenwereld, en afgekoeld tot cryogene omstandigheden, verandert de resonantiefrequentie van het qubit stapsgewijs met elk MHz-quantum dat de antennes bereikte.

“Door naar het quantumbit te luisteren, kun je het aantal MHz quanta tellen”, aldus een enthousiate dr. Steele. Dit was de eerste keer dat iemand, bijna als bijvangst, het quantumkarakter van radiogolven had aangetoond.

Maar waarom is het circuit ontwikkeld? Dat hangt samen met een stemvorm op nanoschaal die de onderzoeksgroep gebruikt om quantisatie van mechanische beweging te bestuderen. Dat is immers Steele’s zelfgeformuleerde missie: het verkennen van de randen van de quantumfysica. De stemvork is 100 nanometer dun en trilt met een amplitude zo klein als een proton (10-15 meter) en een eigenfrequentie in het MHz-domein.

De mechanische trillingen van het staafje worden omgezet in elektrische trillingen, maar het signaal is naar verwachting bijzonder klein. Dus werd de ultra-gevoelige MHz-ontvanger ontwikkeld als gereedschap om mechanische trillingen te kunnen meten.

Maar zoals zo vaak met fundamenteel onderzoek zijn er ook dit keer weer praktische toepassingen te bedenken. Ultragevoelige MHz-ontvangers zijn gewild in medische MRI-scanners en in de radioastronomie.

Steele denkt dat hun frisse benadering (twee LC-circuits in elkaar bouwen), samen met de demonstratie van het quantumkarakter van radiogolven de beoordelaars ervan overtuigd heeft dat het stuk een plek verdient in het prestigieuze blad.

Wetenschapsredacteur Jos Wassink

Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?

j.w.wassink@tudelft.nl

Comments are closed.