Квантовите компютри са устройства, които използват особеностите на квантовата физика за обработка на информацията. Те могат да изпълняват задачи, които обикновените компютри не могат да решават, като например декриптиране на кодове, моделиране на сложни системи и оптимизиране на ресурсите. Но квантовите компютри се сблъскват със сериозни проблеми при съхраняването на квантови данни за дълъг период от време. Това време се нарича време на кохерентност и определя колко дълго един кубит – основният елемент на квантовия компютър – може да остане в суперпозиция от двете състояния – 0 и 1.
Изследователи от различни организации, включително Центъра за функционални наноматериали (CFN), Националния източник на синхротронна светлина II (NSLS-II), Центъра за съвместно проектиране на квантови предимства (C2QA) и други, проучват различни материали за създаване на кубити с по-дълго време на кохерентност. Те откриха, че танталът, свръхпроводим метал с висока температура на топене и устойчивост на корозия, значително подобрява работата на кубитите. Кубитите на базата на тантал могат да съхраняват квантовата информация в продължение на над половин милисекунда, което е пет пъти повече от кубитите, изградени от други метали.
За да разберат защо танталът работи така добре, учените изследват химичния му профил с помощта на рентгенова фотоелектронна спектроскопия в лабораторията NSLS-II. Този метод позволява да се определят съставът и дебелината на слоя танталов оксид върху повърхността на кубита. Оказва се, че този слой е нехомогенен и съдържа различни форми на танталов оксид с различна електронна структура и кохезия. Установено е също така, че дебелината на слоя танталов оксид зависи от това дали той е образуван във въздух или във вакуум.
Учените предполагат, че нехомогенността на слоя от танталов оксид създава локални електрически полета, които могат да повлияят на квантовото състояние на кубитите. Те също така предполагат, че някои форми на танталовия оксид биха могли да бъдат свръхпроводими и да намалят загубата на енергия в кубитите.
Изследването може да помогне на учените да разработят нови начини за модифициране повърхността на тантала, за да направят слоя танталов оксид по-хомогенен и оптимален за кубитите. Експериментът ще помогне за създаването на по-мощни и надеждни квантови компютри в бъдеще.
