Fisici e ingegneri hanno trovato un modo per identificare e affrontare le imperfezioni nei materiali per una delle tecnologie più promettenti nell'informatica quantistica commerciale.

Il team dell'Università del Queensland è stato in grado di sviluppare trattamenti e ottimizzare i protocolli di fabbricazione in tecniche comuni per la costruzione di circuiti superconduttori su chip di silicio.

Dott. Peter Jacobson, che ha co-diretto la ricerca, ha detto che il team aveva identificato che le imperfezioni introdotte durante la fabbricazione riducevano l'efficacia dei circuiti.

"I circuiti quantistici superconduttori stanno attirando l'interesse di colossi del settore come Google e IBM, ma l'applicazione diffusa è ostacolata dalla "decoerenza", un fenomeno che causa la perdita di informazioni, " Egli ha detto.

"La decoerenza è principalmente dovuta alle interazioni tra il circuito superconduttore e il chip di silicio, un problema di fisica, e alle imperfezioni del materiale introdotte durante la fabbricazione, un problema di ingegneria".

"Quindi avevamo bisogno del contributo di fisici e ingegneri per trovare una soluzione".

Il team ha utilizzato un metodo chiamato microscopia ottica a scansione in campo vicino (THz SNOM) a scansione terahertz, un microscopio a forza atomica combinato con una sorgente e un rilevatore di luce THz.

Ciò ha fornito una combinazione di alta risoluzione spaziale, fino alle dimensioni dei virus, e misurazioni spettroscopiche locali.

Il professor Aleksandar Rakić ha affermato che la tecnica ha consentito di sondare su scala nanometrica anziché su scala macro, focalizzando la luce su una punta metallica.

"Questo ci fornisce un nuovo accesso per capire dove si trovano le imperfezioni in modo da poter ridurre la decoerenza e aiutare a ridurre le perdite nei dispositivi quantistici superconduttori, " Ha detto il professor Rakić.

"Abbiamo scoperto che le ricette di fabbricazione comunemente usate introducono involontariamente imperfezioni nei chip di silicio, che contribuiscono alla decoerenza».

"E abbiamo anche dimostrato che i trattamenti superficiali riducono queste imperfezioni, che a sua volta riduce le perdite nei circuiti quantistici superconduttori".

Il professore associato Arkady Fedorov ha affermato che ciò ha permesso al team di determinare dove sono stati introdotti i difetti nel processo e di ottimizzare i protocolli di fabbricazione per affrontarli.

"Il nostro metodo consente di sondare lo stesso dispositivo più volte, a differenza di altri metodi che spesso richiedono di tagliare i dispositivi prima di essere sondati, " Ha detto il dottor Fedorov.

"I risultati del team forniscono un percorso verso il miglioramento dei dispositivi superconduttori da utilizzare nelle applicazioni di calcolo quantistico".

In futuro, THz SNOM potrebbe essere utilizzato per definire nuovi modi per migliorare il funzionamento dei dispositivi quantistici e la loro integrazione in un computer quantistico praticabile.

I risultati sono pubblicati in Lettere di fisica applicata .