Hardware für Quantencomputer
Welcher der Faktoren, die die Energierelaxationszeit T1 supraleitender Qubits begrenzen, hängt am engsten mit Fertigungsprozessen wie der Dünnschichtabscheidung und der Oberflächenbehandlung zusammen?
- ADie Anharmonizität des Transmons ist so groß, dass sich der Übergang zwischen |0⟩ und |1⟩ nicht gezielt ansteuern lässt
- BDie Sprungtemperatur von Aluminium liegt unter der Basistemperatur des Verdünnungskryostaten
- CDielektrische Verluste durch Defekte, sogenannte Zwei-Niveau-Systeme (TLS), in amorphen Oxiden und anderen Schichten an den Oberflächen und Grenzflächen von Substrat und Metall
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Antwort: C. Dielektrische Verluste durch Defekte, sogenannte Zwei-Niveau-Systeme (TLS), in amorphen Oxiden und anderen Schichten an den Oberflächen und Grenzflächen von Substrat und Metall
Das elektrische Feld eines supraleitenden Qubits durchdringt die Grenzfläche zwischen Substrat und Metall, die Oberflächen von Metall und Substrat, das Oxid des Josephson-Kontakts und Ähnliches. Die dortigen amorphen Materialien enthalten viele Defekte in Form von Zwei-Niveau-Systemen (TLS), bei denen Atome zwischen zwei Anordnungen fluktuieren; sie absorbieren die Energie des Qubits und verkürzen T1. Substratreinigung, Behandlungen zur Verringerung von Oberflächenoxiden, die Wahl des Schichtmaterials (etwa Tantal) und Elektrodenformen, die eine Konzentration des Felds an Oberflächen vermeiden, verbessern daher alle die Kohärenz. Das ist eine Material- und Prozessaufgabe, ganz ähnlich wie die Verringerung von Grenzflächendefekten im Gate-Isolator eines MOSFET.