Extreme Kälte gegen Dekohärenz

«Die Herausforderung war nun, zwei solche supraleitenden Quanten-​Chips über mehrere Meter so zu verbinden, dass Überlagerungszustände zwischen ihnen mit möglichst geringer Dekohärenz ausgetauscht werden können», sagt Philipp Kurpiers, ein ehemaliger Doktorand in Wallraffs Arbeitsgruppe. Dies geschieht in Form von Mikrowellen-​Photonen, die von einem supraleitenden Schwingkreis ausgesandt und von einem anderen empfangen werden. Dazwischen fliegen sie durch einen Wellenleiter, also einen wenige Zentimeter breiten Hohlraum aus Metall, der ebenfalls stark abgekühlt werden muss, damit die Quantenzustände der Photonen nicht beeinflusst werden.

Jeder der beiden Quanten-​Chips wird dabei in einem Kryostaten (einem extrem leistungsfähigen Kühlschrank) mit Hilfe von komprimiertem und flüssigem Helium über mehrere Tage auf wenige Hundertstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt. Der fünf Meter lange Wellenleiter, der die Quantenverbindung herstellt, wurde dazu mit einer Ummantelung aus mehreren Lagen Kupferblech versehen. Jede dieser Lagen dient als Wärme-​Schutzschild für die verschiedenen Temperaturstufen des Kryostaten: -​223 Grad, -​269 Grad, -​272 Grad und schliesslich – 273,1 Grad. Insgesamt wiegen alleine diese Wärmeschilde gut eine Vierteltonne.