Los físicos e ingenieros han encontrado una forma de identificar y abordar las imperfecciones en los materiales para una de las tecnologías más prometedoras en la computación cuántica comercial.

El equipo de la Universidad de Queensland pudo desarrollar tratamientos y optimizar protocolos de fabricación en técnicas comunes para construir circuitos superconductores en chips de silicio.

Dr. Peter Jacobson, quién codirigió la investigación, dijo que el equipo había identificado que las imperfecciones introducidas durante la fabricación reducían la efectividad de los circuitos.

"Los circuitos cuánticos superconductores están atrayendo el interés de gigantes de la industria como Google e IBM, pero la aplicación generalizada se ve obstaculizada por la 'decoherencia', un fenómeno que provoca la pérdida de información, " él dijo.

"La decoherencia se debe principalmente a las interacciones entre el circuito superconductor y el chip de silicio, un problema de física, ya las imperfecciones del material introducidas durante la fabricación, un problema de ingeniería".

"Así que necesitábamos aportaciones de físicos e ingenieros para encontrar una solución".

El equipo utilizó un método llamado microscopía óptica de campo cercano de barrido de terahercios (THz SNOM), un microscopio de fuerza atómica combinado con una fuente de luz y un detector de THz.

Esto proporcionó una combinación de alta resolución espacial, considerando el tamaño de los virus, y mediciones espectroscópicas locales.

El profesor Aleksandar Rakić dijo que la técnica permitió sondear a nanoescala en lugar de macroescala al enfocar la luz en una punta metálica.

"Esto nos proporciona un nuevo acceso para comprender dónde se encuentran las imperfecciones, de modo que podamos reducir la decoherencia y ayudar a reducir las pérdidas en los dispositivos cuánticos superconductores". "Dijo el profesor Rakić.

"Descubrimos que las recetas de fabricación de uso común introducen imperfecciones en los chips de silicio de forma involuntaria, que contribuyen a la decoherencia ".

"Y también demostramos que los tratamientos superficiales reducen estas imperfecciones, lo que a su vez reduce las pérdidas en los circuitos cuánticos superconductores ".

El profesor asociado Arkady Fedorov dijo que esto le permitió al equipo determinar en qué parte del proceso se introdujeron los defectos y optimizar los protocolos de fabricación para abordarlos.

"Nuestro método permite probar el mismo dispositivo varias veces, a diferencia de otros métodos que a menudo requieren que los dispositivos se corten antes de probarlos, "Dijo el Dr. Fedorov.

"Los resultados del equipo proporcionan un camino hacia la mejora de los dispositivos superconductores para su uso en aplicaciones de computación cuántica".

En el futuro, THz SNOM podría usarse para definir nuevas formas de mejorar el funcionamiento de los dispositivos cuánticos y su integración en una computadora cuántica viable.

Los resultados se publican en Letras de física aplicada .