Di laboratorium di seluruh dunia, qubit superkonduktor berperilaku berbeda-beda, bahkan jika dibuat dengan skema yang sama dan dari bahan yang sama. Sebagian mempertahankan keadaan kuantum lebih lama, sebagian lagi kehilangannya lebih cepat — dan hingga belum lama ini, penyebabnya masih menjadi misteri.
Peneliti dari pusat SQMS di Fermilab melakukan studi buta terbesar hingga saat ini terhadap 22 qubit transmon yang dibuat di tiga institusi. Tujuh metode analisis material dan enam organisasi mitra memungkinkan penghubungan ciri mikroskopis dengan kinerja perangkat yang sebenarnya.
Tersangka utamanya ternyata tiga detail: ketebalan lapisan oksida di permukaan, sudut dinding samping setelah etsa, dan kedalaman parit di sekitar elektrode. Bahkan perbedaan satu nanometer dalam ketebalan oksida secara nyata mengubah waktu koherensi.
Sudut dinding memengaruhi seberapa kuat medan listrik menembus oksida yang "kotor". Sudut yang lebih tajam — sekitar 10–15 derajat — mengurangi kerugian dan meningkatkan kinerja sebesar 20–30 persen dibandingkan dengan kemiringan yang lebih landai.
Kedalaman parit juga penting: di bawah sekitar 20 nanometer, penyimpangan kecil sangat memengaruhi hasil, sedangkan pada kedalaman yang lebih besar efeknya menjadi jenuh. Parameter-parameter ini secara langsung bergantung pada tahap-tahap fabrikasi.
Menariknya, cacat yang terlihat mata — goresan atau partikel — tidak menunjukkan kaitan dengan sebaran kinerja. Yang menentukan justru ciri skala nano pada kimia permukaan dan geometri.
Hasilnya memberikan pedoman yang jelas bagi produsen: kendalikan ketebalan oksida, sudut etsa, dan kedalaman parit. Ini adalah langkah menuju prosesor kuantum yang reprodusibel dan andal.
Karya ini diterbitkan di Applied Physics Reviews dan membuka jalan menuju perbaikan material yang terarah untuk komputer kuantum masa depan.
