Ultrakoude moleculen
Ultrakoude moleculen zijn veelbelovende bouwstenen voor kwantum-informatieverwerking. Hun rotatie- en kernspintoestanden kunnen dienen als qubits, de bouwstenen van een kwantumcomputer. Deze qubits zijn bijzonder coherent: ze blijven lang stabiel. Daarnaast kunnen moleculen via hun elektrische dipoolmomenten met elkaar wisselwerken. Deze wisselwerking vormt de basis voor het uitvoeren van kwantum-informatieverwerking.
Om individuele moleculen te controleren, gebruiken onderzoekers optische pincetten: piepkleine vallen gemaakt van gefocusseerd laserlicht die één enkel molecuul kunnen vasthouden. Voor bruikbare kwantum-informatieverwerking moeten uiteindelijk duizenden van deze vallen gevuld worden. Dit is lastig, omdat optische pincetten doorgaans slechts in ongeveer de helft van de gevallen met één molecuul geladen worden. Lege vallen maken het moeilijker om grote, goed geordende roosters op te bouwen.
Microgolven als schild
De onderzoekers pakken deze uitdaging aan met microgolfafscherming. In experimenten zorgen microgolven voor afstotende interacties tussen moleculen, waardoor ze veel minder vaak botsen. Dit maakt het mogelijk om de moleculen af te koelen tot extreem lage temperaturen vlakbij het absolute nulpunt (-273,15 graden Celsius). Dit levert een zeer koud moleculair gas op waaruit de optische pincetten geladen kunnen worden.
Bij sterk polaire moleculen, zoals de natrium-cesiummoleculen die in experimenten gebruikt worden, kan dit door microgolven opgewekte afstotende "schild" zich uitstrekken van enkele honderden nanometers tot ongeveer een micrometer. Belangrijk is dat dit schild groter kan zijn dan een optisch pincet zelf.
