来源:澳大利亚昆士兰大学;电子科技大学红外毫米波与太赫兹研究院 尹廷贵 编译
使用太赫兹扫描近场显微镜成像的超导电路示意图。图片来源:昆士兰大学
物理学家和工程师们已经找到了一种识别和解决材料缺陷的方法,这是商业化量子计算中最有前景的技术之一。
昆士兰大学的研究小组能够开发在硅片上构建超导电路的常用技术的处理方法和优化制造协议。
这项研究的共同领导者Peter Jacobson博士说,该团队已经识别到在制造期间引入的缺陷降低了电路的效率。
“超导量子电路正吸引来自Google和IBM等工业巨头的兴趣,但是一种导致信息丢失的现象——量子去相干阻碍了它的广泛运用。”他说。
“量子去相干主要是由超导电路和硅片之间的相互作用力导致的——这是一个物理问题——而制造过程中的材料缺陷引入——是一个工程问题。”
“因此我们需要投入物理学家和工程师们来找到一个解决方法。”
该团队使用的方法被称为太赫兹扫描近场光学显微镜(THz SNOM)——一种混合了太赫兹光源和检测器的原子力显微镜。
该方法提供了一个组合的高空间分辨率——既可以看到病毒的大小——也可以进行局部的光谱测量。
Aleksandar Rakić教授说相对于宏观尺寸,这项技术在纳米尺度上通过聚焦光线到一个金属尖端来激励探针。
“这为我们理解缺陷在哪里以至于我们能够减小量子去相干和帮助降低超导量子器件中的损耗提供了新的途径。” Rakić教授说到。
“我们发现通常使用的制造配方无意间引入了缺陷到硅片里,从而导致了去相干。”
“并且我们也展示了表面处理能减小这些缺陷,又反过来降低了超导量子电路中的损耗。”
联合教授Arkady Fedorov说这允许该团队确定在这个过程中缺陷是在哪里被引入的,并且能够优化制造协议来解决它们。
“我们的方法允许相同的器件的多次检测,相反其他的方法通常需要在测试前割伤器件,”Fedorov博士说。
“该团队的研究成果提供了一种途径去改善超导器件来应用到量子计算应用上。”
未来,太赫兹扫描近场光学显微镜能够用来定义新的方法来改善量子器件的可操作性和它们在可行的量子计算机中的集成。
该成果发表在《Applied Physics Letters》上。