दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट अलग-अलग व्यवहार करते हैं, भले ही वे एक ही योजना और एक ही सामग्री से बनाए गए हों। कुछ क्वांटम अवस्था को अधिक समय तक बनाए रखते हैं, अन्य उसे जल्दी खो देते हैं — और हाल तक इसका कारण एक रहस्य बना हुआ था।
फर्मीलैब के SQMS केंद्र के शोधकर्ताओं ने तीन संस्थानों में बनाए गए 22 ट्रांसमन-क्यूबिटों का अब तक का सबसे बड़ा ब्लाइंड अध्ययन किया। सामग्री विश्लेषण के सात तरीकों और छह साझेदार संगठनों ने सूक्ष्म विशेषताओं को उपकरणों के वास्तविक प्रदर्शन से जोड़ना संभव बनाया।
मुख्य दोषी तीन बातें निकलीं: सतह पर ऑक्साइड परत की मोटाई, नक्काशी के बाद पार्श्व दीवारों का कोण और इलेक्ट्रोडों के चारों ओर खांचों की गहराई। ऑक्साइड की मोटाई में एक नैनोमीटर का अंतर भी कॉहेरेंस समय को स्पष्ट रूप से बदल देता था।
दीवारों का कोण इस बात को प्रभावित करता है कि विद्युत क्षेत्र «गंदे» ऑक्साइडों में कितनी गहराई तक घुसता है। अधिक तीव्र कोण — लगभग 10–15 डिग्री — अधिक ढलवाँ झुकाव की तुलना में नुकसान घटाता है और कार्यक्षमता को 20–30 प्रतिशत तक सुधारता है।
खांचों की गहराई भी महत्वपूर्ण है: लगभग 20 नैनोमीटर से कम पर छोटे विचलन परिणाम को बहुत प्रभावित करते हैं, जबकि अधिक गहराई पर यह प्रभाव संतृप्त हो जाता है। ये पैरामीटर सीधे निर्माण के चरणों पर निर्भर करते हैं।
उल्लेखनीय है कि आँखों से दिखने वाले दोष — खरोंचें या कण — प्रदर्शन के फैलाव से जुड़े नहीं पाए गए। निर्णायक तो सतह की रसायन विज्ञान और ज्यामिति की नैनो-स्तरीय विशेषताएँ ही हैं।
ये परिणाम निर्माताओं को स्पष्ट दिशानिर्देश देते हैं: ऑक्साइड की मोटाई, नक्काशी का कोण और खांचों की गहराई को नियंत्रित करना। यह पुनरुत्पादनीय और विश्वसनीय क्वांटम प्रोसेसरों की दिशा में एक कदम है।
यह कार्य Applied Physics Reviews में प्रकाशित हुआ है और भविष्य के क्वांटम कंप्यूटरों के लिए सामग्रियों के लक्षित सुधार का मार्ग खोलता है।
