Uusia materiaaleja kvanttiteknologioille

Tutkijat ovat esitelleet uuden valmistusmenetelmän, joka mahdollistaa laajemman valikoiman suprajohtavia materiaaleja kvanttilaitteistoa varten.

Äskettäin julkaistu tutkimus käsittelee pitkäaikaista haastetta: monia lupaavia suprajohteita, kuten siirtymämetallinitridejä, karbideja ja silisidejä, on vaikea muokata toimiviksi laitteiksi perinteisillä kemiaan perustuvilla menetelmillä.

Osoittamalla, että fyysinen kuviointi tarjoaa käyttökelpoisen vaihtoehdon, tutkimus tasoittaa tietä näiden materiaalien arvioinnille ja valjastamiselle tehokkaisiin kvanttiteknologioihin.

NYU Tandonin professorin Davood Shahrjerdin johtama tiimi osoitti, että yhtä tällaista tekniikkaa, jota kutsutaan matalaenergiseksi ionisuihkuetsaukseksi (IBE), voidaan käyttää tehokkaiden kvanttilaitteiden valmistukseen. He validoivat lähestymistavan käyttämällä niobiumia, joka on hyvin tutkittu suprajohde, ja vertasivat tuloksena olevia rakenteita perinteisillä kemiallisilla menetelmillä valmistettuihin huippuluokan vastineisiin, ja osoittivat vertailukelpoista suorituskykyä.

"Kvanttitietokoneiden lupauksen toteuttaminen vaatii komponentteja, jotka pystyvät säilyttämään hauraat kvanttitilat riittävän kauan monimutkaisten laskelmien suorittamiseksi", Shahrjerdi sanoi. Tiimin demonstraatio edistää tätä laajempaa tavoitetta laajentamalla suprajohtavien materiaalien työkalupakkia laitteiden valmistukseen.

"Materiaalista riippumattomilla tekniikoilla varustettujen rakenteiden valmistaminen laajentaa kvanttilaitteiston suunnittelutilaa aliarvioituihin materiaaleihin, mikä voisi katalysoida kvanttitietojärjestelmien skaalautumisen edistymistä suurempaan kokoon ja toiminnallisuuteen", sanoo tohtori Matthew LaHaye.

Tämän lähestymistavan testaamiseksi tutkimuksen johtavat tohtoriopiskelijat Miguel Manzo-Perez ja Moeid Jamalzadeh suunnittelivat suprajohtavia resonaattoreita ja kehittivät valmistusprotokollia, jossa yhdistyvät elektronisuihkulitografia ja ionisuihkuetsaus.

He kerrostivat ohuita niobiumkalvoja piialustoille ja kuvioivat ne suprajohtaviksi resonaattoreiksi. Kun niitä testattiin lähellä absoluuttista nollapistettä olevissa lämpötiloissa, ne osoittivat korkeaa suorituskykyä, mikä vahvisti IBE-pohjaisen valmistusmenetelmän toteutettavuuden pienihäviöisten kvanttilaitteistojen toteuttamiseen.

Aiheesta aiemmin:

3D-tulostuksella aivan uudenlaisia materiaaleja