Físicos e engenheiros encontraram uma maneira de identificar e resolver imperfeições em materiais para uma das tecnologias mais promissoras da computação quântica comercial.

A equipe da Universidade de Queensland foi capaz de desenvolver tratamentos e otimizar protocolos de fabricação em técnicas comuns para a construção de circuitos supercondutores em chips de silício.

Dr. Peter Jacobson, que co-liderou a pesquisa, disse que a equipe identificou que as imperfeições introduzidas durante a fabricação reduziram a eficácia dos circuitos.

"Os circuitos quânticos supercondutores estão atraindo o interesse de gigantes da indústria, como Google e IBM, mas a aplicação generalizada é dificultada pela 'decoerência', um fenômeno que faz com que as informações sejam perdidas, " ele disse.

"A descoerência se deve principalmente às interações entre o circuito supercondutor e o chip de silício - um problema de física - e às imperfeições de material introduzidas durante a fabricação - um problema de engenharia."

"Portanto, precisávamos da contribuição de físicos e engenheiros para encontrar uma solução."

A equipe usou um método chamado microscopia ótica de campo próximo de varredura terahertz (THz SNOM) - um microscópio de força atômica combinado com uma fonte de luz e detector THz.

Isso forneceu uma combinação de alta resolução espacial - ver o tamanho dos vírus - e medições espectroscópicas locais.

O professor Aleksandar Rakić disse que a técnica permite a sondagem em nanoescala, em vez de macro, ao focar a luz em uma ponta metálica.

"Isso fornece um novo acesso para entendermos onde as imperfeições estão localizadas, para que possamos reduzir a decoerência e ajudar a reduzir as perdas em dispositivos quânticos supercondutores, "Professor Rakić disse.

"Descobrimos que as receitas de fabricação comumente usadas acidentalmente introduzem imperfeições nos chips de silício, que contribuem para a decoerência. "

"E também mostramos que os tratamentos de superfície reduzem essas imperfeições, que por sua vez reduz as perdas nos circuitos quânticos supercondutores. "

O professor associado Arkady Fedorov disse que isso permitiu à equipe determinar onde os defeitos foram introduzidos no processo e otimizar os protocolos de fabricação para resolvê-los.

"Nosso método permite que o mesmo dispositivo seja testado várias vezes, em contraste com outros métodos que muitas vezes requerem que os dispositivos sejam cortados antes de serem sondados, "Dr. Fedorov disse.

"Os resultados da equipe fornecem um caminho para melhorar os dispositivos supercondutores para uso em aplicações de computação quântica."

No futuro, THz SNOM pode ser usado para definir novas maneiras de melhorar a operação de dispositivos quânticos e sua integração em um computador quântico viável.

Os resultados são publicados em Cartas de Física Aplicada .