Просто заменили аргон на криптон — и получили материал для мощных кубитов
Исследователи Cornell University нашли неожиданно простой способ сделать тантал значительно удобнее для производства сверхпроводящих квантовых устройств.
Обычно для получения нужной кубической bcc-фазы тантала при нанесении на кремний подложку приходится нагревать выше 400 °C. Это уже находится около температурных ограничений многих современных производственных процессов.
Команда Cornell заменила газ, используемый при магнетронном распылении: вместо аргона применили более тяжёлый криптон.
Более массивные ионы криптона передают атомам тантала больший импульс. Благодаря этому необходимую bcc-фазу удалось стабильно получать непосредственно на кремнии уже при 200 °C.
И снижение температуры даёт ещё одно преимущество.
При слишком сильном нагреве тантал начинает активнее смешиваться с кремниевой подложкой. Исследователи обнаружили связь между таким межслойным смешиванием и увеличением микроволновых потерь.
Криптоновое распыление создаёт гораздо более широкое технологическое окно: температура уже достаточна для формирования нужной структуры тантала, но остаётся достаточно низкой, чтобы ограничивать нежелательное взаимодействие с кремнием. Авторы прямо отмечают совместимость подхода с требованиями back-end-of-line производства микросхем.
Из полученных плёнок изготовили микроволновые резонаторы, а затем и трансмонные кубиты с компактным зазором конденсатора 20 мкм.
Максимальная измеренная добротность устройств достигла 16,9 миллиона.
Это не означает, что массовые квантовые компьютеры теперь можно выпускать на обычной фабрике процессоров. Масштабирование сверхпроводящих систем по-прежнему требует решения множества проблем — от джозефсоновских переходов и воспроизводимости до соединений, управления и коррекции ошибок.
Но исследование снимает один важный технологический барьер: высококачественный тантал теперь можно получать при существенно более низкой температуре.
А иногда именно такие seemingly небольшие изменения производственного процесса и делают возможным переход от лабораторного кубита к крупным квантовым системам.

































































