Квантовые компьютеры обещают революцию в решении сложных задач, которые традиционные суперкомпьютеры не могут осилить за разумное время. Эти задачи включают разработку лекарств, машинное обучение, генетическое секвенирование и моделирование климата. Однако прогресс в области квантовых вычислений тормозит давнишняя техническая проблема: поверхностные и интерфейсные дефекты в сверхпроводящих металлах, которые вводят помехи и нестабильность, нарушая хрупкие квантовые состояния. Пенг Вей, ассоциированный профессор физики в Университете Калифорнии в Риверсайде, нашел способ решить эту проблему. Он разработал и подал заявку на патент США на новый процесс, который улучшает производительность квантовых компьютеров. Суть его метода заключается в покрытии поверхности сверхпроводящего металла ниобия ультратонким слоем золота толщиной всего в десяток атомов. Это позволяет сгладить поверхностные дефекты, сохраняя при этом сверхпроводящие свойства, необходимые для квантовых вычислений. «Используя золото в этих ключевых интерфейсах, мы можем поддерживать более чистый сигнальный путь и уменьшать потери в сверхпроводящей цепи», — отметил Вей. В отличие от традиционных исследований полупроводников, которые фокусируются на внутренних свойствах материалов, Вей и его команда изучили внешние атомные слои, где даже минимальные несоответствия могут усиливаться в квантовых системах. Квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут существовать в нескольких состояниях одновременно благодаря явлению суперпозиции. В сверхпроводниках, таких как ниобий, кубиты переносятся квантовыми когерентными парами электронов, известными как пары Купера. «Проблема с поверхностями сверхпроводников в том, что они никогда не бывают идеальными», — объяснил Вей. «Эти дефекты становятся ловушками, разрушающими пары Купера, что может снизить производительность кубитов». Это приводит к квантовой декогеренции — потере кубитом своего квантового когерентного состояния, что остается одним из главных препятствий на пути к масштабированию и надежной работе квантовых компьютеров.
—
📰 Источник: news.ucr.edu
Адаптировано и переведено с оригинала
