Forbedret fremstillingsteknik baner vej for forbedrede kvanteenheder

Fysikere og ingeniører har fundet en måde at identificere og adressere ufuldkommenheder i materialer til en af ​​de mest lovende teknologier inden for kommerciel kvanteberegning.

University of Queensland-teamet var i stand til at udvikle behandlinger og optimere fremstillingsprotokoller i almindelige teknikker til at bygge superledende kredsløb på siliciumchips.

Dr. Peter Jacobson, som var med til at lede forskningen, sagde, at holdet havde identificeret, at ufuldkommenheder introduceret under fremstilling reducerede effektiviteten af ​​kredsløbene.

"Superledende kvantekredsløb tiltrækker interesse fra industrigiganter som Google og IBM, men udbredt anvendelse hindres af 'dekohærens', et fænomen, der medfører, at information går tabt, " han sagde.

"Dekohærens skyldes primært interaktioner mellem det superledende kredsløb og siliciumchippen - et fysikproblem - og materielle ufuldkommenheder introduceret under fremstillingen - et teknisk problem."

"Så vi havde brug for input fra fysikere og ingeniører for at finde en løsning."

Holdet brugte en metode kaldet terahertz scanning nærfelt optisk mikroskopi (THz SNOM) - et atomic force mikroskop kombineret med en THz lyskilde og detektor.

Dette gav en kombination af høj rumlig opløsning – ned til størrelsen af ​​vira – og lokale spektroskopiske målinger.

Professor Aleksandar Rakić sagde, at teknikken muliggjorde sondering på nanoskala snarere end makroskala ved at fokusere lys på en metallisk spids.

"Dette giver os ny adgang til at forstå, hvor ufuldkommenheder er placeret, så vi kan reducere dekohærens og hjælpe med at reducere tab i superledende kvanteenheder, " sagde professor Rakić.

"Vi fandt ud af, at almindeligt anvendte fabrikationsopskrifter utilsigtet indfører ufuldkommenheder i siliciumchips, som bidrager til dekohærens."

"Og vi viste også, at overfladebehandlinger reducerer disse ufuldkommenheder, hvilket igen reducerer tab i de superledende kvantekredsløb. "

Lektor Arkady Fedorov sagde, at dette gjorde det muligt for holdet at bestemme, hvor i processen defekter blev introduceret og optimere fremstillingsprotokoller for at løse dem.

"Vores metode gør det muligt at sondere den samme enhed flere gange, i modsætning til andre metoder, der ofte kræver, at enhederne skæres op, før de sonderes, " sagde Dr. Fedorov.

"Holdets resultater giver en vej mod at forbedre superledende enheder til brug i kvantecomputerapplikationer."

I fremtiden, THz SNOM kunne bruges til at definere nye måder at forbedre driften af ​​kvanteenheder og deres integration i en levedygtig kvantecomputer.

Resultaterne offentliggøres i Anvendt fysik bogstaver .