Les chercheurs ont démontré une nouvelle approche de fabrication qui permet l'exploration d'une gamme plus large de matériaux supraconducteurs pour le matériel quantique.
L'étude, publiée dans Lettres de physique appliquéerelève un défi de longue date: de nombreux supraconducteurs prometteurs, tels que les nitrures de métal de transition, les carbures et les silicides, sont difficiles à gérer en dispositifs fonctionnels à l'aide de méthodes basées sur la chimie conventionnelles.
En montrant que la structuration physique fournit une alternative viable, l'étude ouvre la voie à évaluer et à exploiter ces matériaux pour les technologies quantiques hautement performantes.
L'équipe, dirigée par le professeur de NYU Tandon, Davood Shahrjerdi, a démontré qu'une telle technique, appelée gravure de faisceau d'ions à faible énergie (IBE), peut être utilisée pour fabriquer des dispositifs quantiques hautement performants.
Ils ont validé l'approche à l'aide de Niobium, un supraconducteur bien étudié, et ont comparé les dispositifs résultants contre des homologues de pointe fabriqués avec des méthodes basées sur la chimie conventionnelles, montrant des performances comparables.
Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de résoudre des problèmes insolubles pour les machines d'aujourd'hui, avec des applications dans la découverte de médicaments, la cryptographie et la modélisation financière.
« La réalisation de cette promesse nécessite des composants qui peuvent préserver les états quantiques fragiles suffisamment longtemps pour effectuer des calculs complexes », a déclaré Shahrjerdi. « Cela signifie construire du matériel de plus en plus parfait pour réduire les erreurs et améliorer la tolérance aux défauts des systèmes quantiques. »
La démonstration de l'équipe fait progresser cet objectif plus large en élargissant la boîte à outils matériaux supraconductrice pour la fabrication de l'appareil.
« La fabrication de dispositifs avec des techniques d'agnostiques de matériaux étend l'espace de conception pour que le matériel quantique à des matériaux sous-explorés, ce qui pourrait catalyser les progrès de l'échelle des systèmes d'information quantique à une taille et une fonctionnalité plus importantes », a déclaré le Dr Matthew Lahaye, un physicien de recherche au Air Force Research Laboratory (AFRL) et un collaborateur du projet.
Pour mettre cette approche au test, Ph.D. Les étudiants Miguel Manzo-Perez et Moeid Jamalzadeh, co-dirigeants des auteurs de l'étude, ont conçu des résonateurs supraconducteurs et ont développé des protocoles de fabrication qui combinaient la lithographie à faisceau d'électrons avec IBE.
Ils ont déposé des films de niobium minces sur des substrats de silicium et les ont motivés en résonateurs supraconducteurs, terminant l'ensemble du processus de la NYU Nanofabrication Cleanroom (NYU Nanofab), la première salle d'études académique à Brooklyn.
« NYU Nanofab est équipé d'outils de pointe et d'un accent stratégique sur l'activation de la fabrication d'appareils avancés à partir de matériaux quantiques et de supraconducteurs », a déclaré Shahrjerdi, directeur inaugural de la faculté.
« En plus de faire progresser la recherche universitaire, il sert également de facilité de prototypage du centre de la technologie de la défense régionale du Nord-Est (Nordtech), avec la mission de soutenir les transitions de laboratoire dans les technologies quantiques supraconductrices. »
Ensuite, les appareils ont été expédiés à AFRL, où les entrepreneurs Booz Allen Hamilton Christopher Nadeau et Man Nguyen les ont testés à des températures près d'Absolute Zero. Les résonateurs quantiques ont démontré des performances élevées, confirmant la faisabilité de l'approche de fabrication basée sur l'IBE pour réaliser le matériel quantique à faible perte.
La perte est une mesure critique de la qualité du matériel, avec des valeurs plus faibles indiquant des dispositifs supraconducteurs plus parfaits.
