Материалы решают: почему одни кубиты работают лучше других

Отредактировано: Svitlana Velhush

В лабораториях по всему миру сверхпроводящие кубиты ведут себя по-разному, даже если изготовлены по одной схеме и из одних материалов. Одни сохраняют квантовое состояние дольше, другие теряют его быстрее — и до недавнего времени причина оставалась загадкой.

Исследователи из центра SQMS при Фермилабе провели крупнейшее на сегодня слепое исследование 22 трансмон-кубитов, созданных в трёх институтах. Семь методов анализа материалов и шесть партнёрских организаций позволили связать микроскопические особенности с реальной производительностью устройств.

Ключевыми виновниками оказались три детали: толщина оксидного слоя на поверхности, угол боковых стенок после травления и глубина канавок вокруг электродов. Даже разница в один нанометр в толщине оксида заметно меняла время когерентности.

Угол стенок влияет на то, насколько сильно электрическое поле проникает в «грязные» оксиды. Более острый угол — около 10–15 градусов — снижает потери и улучшает работу на 20–30 процентов по сравнению с более пологим скосом.

Глубина канавок тоже важна: ниже примерно 20 нанометров небольшие отклонения сильно сказываются на результате, а при большей глубине эффект насыщается. Эти параметры напрямую зависят от этапов изготовления.

Примечательно, что видимые глазу дефекты — царапины или частицы — не показали связи с разбросом производительности. Решают именно наномасштабные особенности химии поверхности и геометрии.

Результаты дают производителям чёткие ориентиры: контролировать толщину оксида, угол травления и глубину канавок. Это шаг к воспроизводимым и надёжным квантовым процессорам.

Работа опубликована в Applied Physics Reviews и открывает путь к целенаправленному улучшению материалов для будущих квантовых компьютеров.

21 Просмотров

Источники

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

Комментарии

Читайте больше статей по этой теме:

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
Вы нашли ошибку или неточность?Мы учтем ваши комментарии как можно скорее.