في المختبرات حول العالم، تتصرف الكيوبتات فائقة التوصيل بشكل مختلف، حتى وإن صُنعت وفق المخطط نفسه ومن المواد نفسها. فبعضها يحافظ على الحالة الكمومية مدة أطول، بينما يفقدها آخر بوتيرة أسرع — وظل السبب لغزًا حتى وقت قريب.
أجرى باحثون من مركز SQMS في فيرميلاب أكبر دراسة عمياء حتى اليوم على 22 من كيوبتات الترانسْمون، صُنعت في ثلاث مؤسسات. وقد أتاحت سبع طرق لتحليل المواد وست منظمات شريكة ربط الخصائص المجهرية بالأداء الفعلي للأجهزة.
تبيّن أن المتهمين الرئيسيين ثلاثة عناصر: سماكة طبقة الأكسيد على السطح، وزاوية الجدران الجانبية بعد الحفر، وعمق الأخاديد حول الأقطاب الكهربائية. حتى فارق قدره نانومتر واحد في سماكة الأكسيد كان يغيّر زمن التماسك تغييرًا ملحوظًا.
تؤثر زاوية الجدران في مدى تغلغل المجال الكهربائي في الأكاسيد «الملوّثة». فالزاوية الأكثر حدة — نحو 10–15 درجة — تقلّل الفواقد وتحسّن الأداء بنسبة 20–30 في المئة مقارنة بميل أكثر انبساطًا.
عمق الأخاديد مهم أيضًا: فتحت نحو 20 نانومتر تؤثر الانحرافات الصغيرة تأثيرًا قويًا في النتيجة، أما عند عمق أكبر فيتشبّع الأثر. وهذه المعاملات تعتمد اعتمادًا مباشرًا على مراحل التصنيع.
ومن اللافت أن العيوب المرئية بالعين المجردة — كالخدوش أو الجسيمات — لم تُظهر أي ارتباط بتفاوت الأداء. فالفيصل هو الخصائص النانوية لكيمياء السطح والهندسة.
تقدم النتائج للمصنّعين معالم واضحة: ضبط سماكة الأكسيد، وزاوية الحفر، وعمق الأخاديد. وهذه خطوة نحو معالجات كمومية قابلة لإعادة الإنتاج وموثوقة.
نُشر العمل في Applied Physics Reviews، وهو يفتح الطريق إلى تحسين موجّه للمواد من أجل الحواسيب الكمومية المستقبلية.
