Матеріали вирішують: чому одні кубіти працюють краще за інші

Відредаговано: Svitlana Velhush

У лабораторіях по всьому світу надпровідні кубіти поводяться по-різному, навіть якщо виготовлені за однією схемою і з одних матеріалів. Одні зберігають квантовий стан довше, інші втрачають його швидше — і до недавнього часу причина залишалася загадкою.

Дослідники з центру SQMS при Фермілабі провели найбільше на сьогодні сліпе дослідження 22 трансмон-кубітів, створених у трьох інститутах. Сім методів аналізу матеріалів і шість партнерських організацій дозволили пов'язати мікроскопічні особливості з реальною продуктивністю пристроїв.

Ключовими винуватцями виявилися три деталі: товщина оксидного шару на поверхні, кут бічних стінок після травлення і глибина канавок навколо електродів. Навіть різниця в один нанометр у товщині оксиду помітно змінювала час когерентності.

Кут стінок впливає на те, наскільки сильно електричне поле проникає в «брудні» оксиди. Гостріший кут — близько 10–15 градусів — знижує втрати і покращує роботу на 20–30 відсотків порівняно з пологішим схилом.

Глибина канавок теж важлива: нижче приблизно 20 нанометрів невеликі відхилення сильно позначаються на результаті, а за більшої глибини ефект насичується. Ці параметри безпосередньо залежать від етапів виготовлення.

Примітно, що видимі оком дефекти — подряпини чи частинки — не показали зв'язку з розкидом продуктивності. Вирішують саме наномасштабні особливості хімії поверхні та геометрії.

Результати дають виробникам чіткі орієнтири: контролювати товщину оксиду, кут травлення і глибину канавок. Це крок до відтворюваних і надійних квантових процесорів.

Роботу опубліковано в Applied Physics Reviews, і вона відкриває шлях до цілеспрямованого поліпшення матеріалів для майбутніх квантових комп'ютерів.

21 Перегляди

Джерела

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

Коментарі

Читайте більше статей на цю тему:

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
Знайшли помилку чи неточність?Ми розглянемо ваші коментарі якомога швидше.