Quantenschaltkreise vor Licht und Wärme schützen

Supraleitende Schaltkreise sind wichtige Bausteine für Quantentechnologien, die neue Anwendungen in Medizin oder Materialforschung ermöglichen sollen. Da sie nahe dem absoluten Nullpunkt besonders empfindlich auf Licht- und Infrarotstrahlung reagieren, benötigen sie eine zuverlässige Abschirmung. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie haben nun ein Material entwickelt, das diese Strahlung dämpft und zugleich Mikrowellensignale zum Auslesen der Schaltkreise durchlässt.

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„Die thermische Störstrahlung hat sehr unterschiedliche Wellenlängen – das macht sie schwer abschirmbar“, erklärt Hannes Rotzinger vom Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT) des KIT. Deshalb entwickelte das Team ein nichtmagnetisches Material aus unterschiedlich großen Saphirkugeln und Epoxidharz. Trifft unerwünschte Strahlung auf Kugeln mit ähnlichem Durchmesser wie ihre Wellenlänge, wird sie gestreut oder absorbiert. Größe und Verteilung der Kugeln haben die Forschenden so berechnet, dass sie die Strahlung vieler Wellenlängen abfangen und Mikrowellensignale weitgehend durchlassen.

Messungen bestätigen die Eigenschaften des Materials. „Der Prototyp dämpft Infrarotstrahlung deutlich und überträgt Signale unterhalb von zehn Gigahertz bei extrem niedrigen Temperaturen mit weniger als 0,4 Dezibel Verlust“, freut sich Erstautor Markus Griedel vom IQMT. Als Nächstes möchte das Team weitere Teile der Tieftemperaturumgebung untersuchen, etwa die angeschlossenen Signalleitungen. [KIT / dre]