מחשבים קוונטיים יכולים לעבד כמויות גדולות של נתונים במהירות רבה יותר מכיוון שהם מבצעים שלבי חישוב רבים במקביל. נושא המידע של המחשב הקוונטי הוא קיוביט. לקווביטים יש לא רק את המידע של "0" ו- "1", אלא גם ערכים ביניהם. עם זאת, הקושי מורכב בהפקת קיוביטים קטנים מספיק וניתנים להחלפה מהירה מספיק כדי לבצע חישובים קוונטיים.
מעגלים מוליכים הם אפשרות מבטיחה מאוד. מוליכים הם חומרים שאין להם התנגדות חשמלית בטמפרטורות נמוכות במיוחד, ומכאן, מוליכים זרם חשמלי ללא הפסדים. זה חשוב כדי לשמור על המצב הקוונטי של קווביטים ולחבר אותם ביעילות.
קיוביטים של גרלמוניום: מוליכים ורגישים
חוקרי KIT הצליחו כעת לפתח קיוביטים מוליכי-על חדשים ולא שגרתיים. "הליבה של קיוביט מוליך-על היא מה שנקרא צומת ג'וזפסון המשמשת לאחסון מידע קוונטי. כאן, ביצענו שינוי מכריע", אומר ד"ר יואן מ. פופ מהמכון לחומרים וטכנולוגיות קוונטיים (IQMT) של KIT.
ככלל, צמתים כאלה של ג'וזפסון עבור סיביות קוונטיות מוליכות-על מתקבלות על ידי מחסום תחמוצת דק המפריד בין שתי שכבות אלומיניום. "עבור הקיוביטים שלנו, אנו משתמשים בשכבה אחת של אלומיניום גרגירי, מוליך-על העשוי מגרגרי אלומיניום בגודל של כמה ננומטרים המוטמעים במטריצת תחמוצת", אומר פופ. לאחר מכן, החומר מובנה בעצמו ברשת תלת מימדית של צמתים ג'וזפסון.
"זה מרתק לראות שכל המאפיינים של הקיוביט שלנו נשלטים על ידי צומת קטן מאוד של 20 ננומטר בלבד. כתוצאה מכך, הוא פועל כמו זכוכית מגדלת של פגמי חומר מיקרוסקופיים בקיוביטים מוליכים-על ומציע אפשרות מבטיחה לשיפור", מוסיף סיימון גונצלר, IQMT.
קוויביטים עשויים כולו מאלומיניום גרגירי
ההתקדמות שהושגה על ידי הצוות מבוססת על גישה שנבדקה בעבר תוך שימוש במה שנקרא פלוקסוניום קיוביטים. חלקים מגרסה קודמת זו היו עשויים מאלומיניום גרגירי, בעוד שאחרים מורכבים מאלומיניום רגיל. כעת, כל הקיוביטים עשויים מאלומיניום גרגירי. "ואם ניתן היה לחתוך מעגל קוונטי מסרט מתכת, הדבר מביא להזדמנויות חדשות לחלוטין עבור ייצור תעשייתי על ידי תהליכי תחריט ויישום מורחב של קיוביטים, למשל ב שדות מגנטיים חזקים," אומר דניס ריגר מהמכון הפיזיקלי של KIT.
