Niedrigverlustmaterial zum Schutz vor Infrarotstrahlung in kryogenen Quantentechnologien

Die fragilen Quantenzustände von Niedertemperatur-Quantentechnologien erfordern Schutz vor Infrarotstrahlung, die von wärmeren Stufen oder anderen Quellen ausgeht. Insbesondere müssen Signalleitungen hergestellt werden, um zu verhindern, dass infrarote Photonen durch dielektrische Öffnungen eindringen, während gleichzeitig ein niedriger Mikrowellenverlust beibehalten wird. Wir schlagen ein Materialsysten vor, das effektiv Strahlung bis zum optischen Bereich blockieren kann, während es Photonen bei niedrigen Gigahertz-Frequenzen überträgt. Es basiert auf dem Effekt, dass einfallende Photonen stark gestreut werden, wenn ihre Wellenlänge mit der Größe der in einem schwach absorbierenden Medium eingebetteten Partikel vergleichbar ist (Mie-Streuung). Ziel dieser Arbeit ist es, das Absorptions- und Transmissionsspektrum eines nicht-magnetischen Epoxidharzes mit Saphirkugeln so anzupassen, dass es von der Größeneverteilung abhängt. Darüber hinaus stellen wir mehrere Materialzusammensetzungen her, charakterisieren diese sowie andere Materialien in optischen, infraroten und Gigahertz-Frequenzen. Im Infrarotbereich (Stopband) ist die Dämpfung des optimierten Mie-streuten Materials hoch und vergleichbar mit der anderer gängiger Filtermaterialien. Bei Gigahertz-Frequenzen (Durchlassband) weist der Prototypenfilter eine hohe Übertragung bei Millikelvin-Temperaturen auf, mit einem Einfügedämpfung von weniger als 0,4 dB unter 10 GHz.