一組研究人員在代爾夫特理工大學的Leo Kouwenhoven領導下研究了一個基于超導電性的基本特性的片上微波激光器，具有交流約瑟夫遜效應。他們的嵌入式中斷超導約瑟夫遜結的一小部分，安置在一個精心設計的片上腔上。這種裝置可以開辟出很多應用程序，具有最小的功耗微波輻射是這種技術開門的鑰匙，例如實現一個可擴展的量子計算機控制系統。
科學家把他們的研究成果發表在最新一期的《科學》雜志上。
激光器具有獨特的特性，發射完全同步的相干光的能力。這意味著線寬（對應于顏色）非常窄。典型的激光器是由大量的發射器（原子、分子或半導體載體）組成的。這些常規激光器通常是低效的，并且在激射過程中損耗大量的熱量。這使得它們很難在低溫環境下運行，例如在操作量子計算機時。
超導約瑟夫遜結點
1911年，荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes發現，在非常低的溫度下的一些材料，會向超導狀態過渡，使電流的流動沒有任何能量損失。其中一個最重要的應用是超導約瑟夫遜效應：如果一個很短的屏障中斷一塊超導體，電子傳輸會在該通道內以非量子力學的規律通過超導材料。此外，他們在一個非常特定的頻率進行這項實驗，它可以由外部施加的直流電壓實現變化。因此，約瑟夫遜結是一個完美的壓光（頻率）變換器。
約瑟夫遜結激光器
QuTech的科學家們耦合鏈接了這樣一個單一的約瑟夫遜結，在一個大小如螞蟻那樣的微腔內實現了高品質因數。約瑟夫遜結的特性像一個單個的原子，而腔可以看作兩鏡微波光。當一個小的直流電壓被施加到這個約瑟夫遜結上時，它發出的微波光子在腔的共振頻率。光子來回反彈兩超導鏡之間，并迫使約瑟夫遜結放出更多的光子，并與在腔內光子是同步的。
通過冷卻裝置降到超低溫度（＜1開爾文）和應用DC小電壓的約瑟夫遜結，研究人員觀察了微波光子發射的激光器輸出的相干光束。由于芯片上的激光完全由超導體制成，所以它比以前證明的半導體激光器更節能、更穩定。它采用低于皮瓦功率運行，比一個電燈要輕1000億倍。
低損耗量子控制
效率高品質好的相干微波光源，在目前的未來量子計算機的設計中是必不可少的。微波脈沖被用來讀出和傳輸信息，糾正錯誤，訪問和控制單個量子元件。雖然目前的微波源是昂貴和低效的，由QuTech制造的約瑟夫森結作為一種高效率的激光源，并是一種易于控制和修改的芯片解決方案。
該研究小組使用可調諧約瑟夫森結進行擴展其設計，這種約瑟夫森結是由納米線制作而成，允許多量子元件的快速控制微波發射。在未來，這樣的設備可能會產生所謂的“振幅壓縮”的光，相比傳統的激光器其具有較小的強度波動，這對于大多數量子通信協議來說是必不可少的。這項工作標志著大的量子計算系統的控制邁出了重要一步。
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