במעבדות ברחבי העולם קיוביטים מוליכי-על מתנהגים באופן שונה, גם אם יוצרו לפי אותה תכנית ומאותם חומרים. חלקם שומרים על המצב הקוונטי זמן רב יותר, ואחרים מאבדים אותו מהר יותר — ועד לאחרונה הסיבה נותרה בגדר תעלומה.
חוקרים ממרכז SQMS במעבדת פרמילאב ערכו את המחקר העיוור הגדול ביותר עד היום של 22 קיוביטים מסוג טרנסמון, שנוצרו בשלושה מוסדות. שבע שיטות לניתוח חומרים ושש ארגוני שותפים אפשרו לקשור בין המאפיינים המיקרוסקופיים לבין הביצועים בפועל של ההתקנים.
שלושה גורמים התבררו כאשמים העיקריים: עובי שכבת התחמוצת על פני השטח, זווית דפנות הצד לאחר התחריט ועומק החריצים סביב האלקטרודות. אפילו הבדל של ננומטר אחד בעובי התחמוצת שינה באופן ניכר את זמן הקוהרנטיות.
זווית הדפנות משפיעה על מידת החדירה של השדה החשמלי אל תוך התחמוצות ה"מזוהמות". זווית חדה יותר — בסביבות 10–15 מעלות — מפחיתה את האבדות ומשפרת את הביצועים ב-20–30 אחוזים לעומת שיפוע מתון יותר.
גם עומק החריצים חשוב: מתחת לעומק של כ-20 ננומטרים, סטיות קטנות משפיעות מאוד על התוצאה, ואילו בעומק גדול יותר האפקט מתמתן. פרמטרים אלה תלויים ישירות בשלבי הייצור.
ראוי לציין שפגמים הנראים לעין — שריטות או חלקיקים — לא הראו קשר לפיזור בביצועים. דווקא המאפיינים בקנה מידה ננומטרי של כימית פני השטח והגאומטריה הם שקובעים.
התוצאות מספקות ליצרנים נקודות ציון ברורות: לשלוט בעובי התחמוצת, בזווית התחריט ובעומק החריצים. זהו צעד בדרך למעבדים קוונטיים עקביים ואמינים.
המחקר פורסם ב-Applied Physics Reviews וסולל את הדרך לשיפור ממוקד של חומרים עבור מחשבים קוונטיים עתידיים.
