Materiały decydują: dlaczego jedne kubity działają lepiej niż inne

Edytowane przez: Svitlana Velhush

W laboratoriach na całym świecie nadprzewodzące kubity zachowują się różnie, nawet jeśli zostały wykonane według tego samego schematu i z tych samych materiałów. Jedne utrzymują stan kwantowy dłużej, inne tracą go szybciej — i do niedawna przyczyna pozostawała zagadką.

Badacze z centrum SQMS przy Fermilabie przeprowadzili największe jak dotąd badanie w ciemno 22 kubitów transmonowych, wytworzonych w trzech instytutach. Siedem metod analizy materiałów i sześć organizacji partnerskich pozwoliło powiązać mikroskopowe cechy z rzeczywistą wydajnością urządzeń.

Głównymi winowajcami okazały się trzy szczegóły: grubość warstwy tlenkowej na powierzchni, kąt ścianek bocznych po trawieniu oraz głębokość rowków wokół elektrod. Nawet różnica jednego nanometra w grubości tlenku wyraźnie zmieniała czas koherencji.

Kąt ścianek wpływa na to, jak silnie pole elektryczne przenika do „zabrudzonych” tlenków. Bardziej ostry kąt — około 10–15 stopni — zmniejsza straty i poprawia działanie o 20–30 procent w porównaniu z łagodniejszym skosem.

Głębokość rowków również ma znaczenie: poniżej około 20 nanometrów niewielkie odchylenia silnie wpływają na wynik, a przy większej głębokości efekt ulega nasyceniu. Te parametry zależą bezpośrednio od etapów wytwarzania.

Co ciekawe, widoczne gołym okiem defekty — rysy czy cząstki — nie wykazały związku z rozrzutem wydajności. Decydują właśnie nanoskopowe cechy chemii powierzchni i geometrii.

Wyniki dają producentom jasne wytyczne: kontrolować grubość tlenku, kąt trawienia i głębokość rowków. To krok ku powtarzalnym i niezawodnym procesorom kwantowym.

Praca została opublikowana w Applied Physics Reviews i otwiera drogę do celowego ulepszania materiałów dla przyszłych komputerów kwantowych.

21 Wyświetlenia

Źródła

  • SQMS Center uncovers material origins of variations in qubit performance through landmark study

Komentarze

Czytaj więcej artykułów na ten temat:

Czy materia istnieje?-2

Czy materia istnieje?

HKUST Researchers Redraw the Boundary between Phases of Matter A research team led by Prof. Haruki WATANABE, Professor in the Department of Physics and the Jockey Club Institute for Advanced Study (IAS) at HKUST, in collaboration with Prof. Yukitoshi MOTOME and graduate student

Image
Reply
Czy znalazłeś błąd lub niedokładność?Rozważymy Twoje uwagi tak szybko, jak to możliwe.