Германиевый сверхпроводник может помочь в создании надежных квантовых компьютеров

Новый тип германиевого сверхпроводника позволит объединить классические и квантовые чипы в одном устройстве, создавая более совершенные и надежные квантовые компьютеры.

Сверхпроводник из германия, материала, который обычно используется для создания компьютерных микросхем, однажды сможет создать более совершенные и надежные квантовые компьютеры.

Сверхпроводники — это материалы, проводящие электричество без сопротивления, что полезно при создании любых электрических устройств. Они также поддерживают квантовую когерентность, что полезно при создании эффективного квантового компьютера.

Реклама

Но если предыдущие сверхпроводники, как правило, представляли собой необычные материалы, которые было непросто встроить в компьютерные чипы, то Питер Якобсон из Университета Квинсленда и его коллеги создали сверхпроводник из германия, который уже широко используется в компьютерной промышленности.

Исследователи создали свой сверхпроводник, добавив галлий в плёнку германия в процессе, известном как легирование. Предыдущие исследования в этом направлении показали, что эта комбинация со временем становится нестабильной, но чтобы обойти это препятствие, команда использовала рентгеновское излучение, чтобы ввести больше галлия в материал и создать однородные и стабильные структуры.

Однако, как и другие известные сверхпроводники, этот новый материал не работает при комнатной температуре. Его необходимо охладить до 3,5 Кельвина, что составляет примерно -270 °C.

Дэвид Кардуэлл из Кембриджского университета утверждает, что необходимость в экстремально низких температурах исключает возможность использования этого материала в потребительских устройствах, однако он может идеально подойти для квантовых вычислений, поскольку им также требуется суперохлаждение.

«Это может стать революционным решением для квантовой механики», — говорит Кардуэлл. «Это открывает совершенно новый уровень функциональности, ведь окружающая среда и так очень холодная. Думаю, это было бы очевидной отправной точкой».

Якобсон говорит, что предыдущие работы, в которых сверхпроводники наслаивались на полупроводники, ключевой компонент вычислительных устройств, приводили к дефектам кристаллической структуры, что создаёт проблемы при практическом применении. «Бунт — это, по сути, паразитный эффект в квантовой технологии», — говорит он. «Он вызывает поглощение сигналов».

Однако новый материал позволяет слоям германия, легированного галлием, и слоям кремния располагаться друг над другом с однородной кристаллической структурой, что потенциально позволяет производить чипы, сочетающие в себе лучшие свойства полупроводников и сверхпроводников.

Природа Нанотехнологии DOI: 10.1038/s41565-025-02042-8

Источник: www.newscientist.com