Científicos del Departamento de Energía de EE. UU. inspeccionaron equipos TOF-SIMS en un laboratorio de ciencia de materiales. El uso del dispositivo permite a los científicos de SQMS estudiar impurezas en qubits superconductores con una precisión de una millonésima, el ruido de la decoherencia cuántica que limita la vida útil del almacenamiento de información cuántica. Este fenómeno afecta negativamente al rendimiento de las computadoras cuánticas, que dependen de información cuántica para sus cálculos. Cuando los científicos logren crear qubits que se vean menos afectados por las fuentes de decoherencia cuántica, se desatará el poder de las computadoras cuánticas, brindando a los científicos una nueva herramienta para realizar cálculos que son difíciles o imposibles de resolver para las computadoras clásicas.
Los ordenadores cuánticos están diseñados para resolver problemas que requieren grandes cantidades de memoria. Al utilizar una propiedad de la mecánica cuántica llamada entrelazamiento, estas computadoras podrán analizar sistemas que contienen grandes cantidades de datos, como patrones de tráfico, pronósticos meteorológicos, modelos financieros y más.
"En los qubits superconductores, siempre nos hemos preguntado qué propiedades potenciales de los materiales afectarían el rendimiento de las computadoras cuánticas", dijo el director de materiales cuánticos del Departamento de Energía de Estados Unidos. "Ahora, los investigadores de SQMS han podido examinar el dispositivo Rigetti con equipos analíticos de alta precisión para encontrar sistemas potencialmente defectuosos que nunca antes habíamos explorado". Las impurezas encontradas en los materiales que componen los qubits superconductores pueden atribuirse a la decoherencia cuántica. Los científicos estadounidenses lo destacaron en un artículo publicado.
TOF-SIMS se utiliza para analizar datos tridimensionales de la distribución de impurezas de hidrocarburos en muestras de qubits superconductores. Al realizar un análisis tridimensional de los qubits a nivel atómico, los científicos estadounidenses descubrieron impurezas que incluyen oxígeno, hidrógeno, carbono, cloro, flúor, sodio, magnesio y calcio. Para encontrar estas impurezas, los científicos utilizaron un dispositivo llamado espectrómetro de masas de iones de vacío de tiempo binario TOF-SIMS, que dispara rápidamente un ion qubit y lo corta. Los iones cortados de la superficie del qubit se analizan en sensores del instrumento, donde los elementos constituyentes pueden identificarse con una precisión de una parte por millón.
Los científicos explicaron: "Como parte del centro, nuestro objetivo inicial es identificar con precisión impurezas y defectos en muestras de qubits. Una vez que tengamos esta información, podremos desarrollar estrategias para eliminar estas impurezas y mejorar Quantum Computer. Rendimiento El instrumento TOF-SIMS se compró originalmente para el programa de investigación de radiofrecuencia superconductora del ejército de EE. UU. para identificar impurezas en las cavidades del acelerador e impulsar partículas en aceleradores de partículas. Analizar qubits. Las impurezas en los materiales de las cavidades del acelerador también pueden afectar el rendimiento, lo que hace que el instrumento sea adecuado. Científicos de SQMS que también están identificando impurezas en materiales que pueden dañar otras tecnologías superconductoras".
"Nuestro objetivo inicial es identificar con precisión impurezas y defectos en la muestra. Una vez que tengamos esta información, podremos desarrollar estrategias para hacerlo. eliminar estas impurezas y mejorar el rendimiento", explicó el científico. TOF-SIMS identifica los átomos de la capa superior y los Qubits se graban para producir un contorno tridimensional de los elementos y compuestos que componen el qubit y para determinar la ubicación y el tipo de impurezas. Los qubits se pueden fabricar depositando una capa de niobio superconductor sobre silicio. Los científicos vaporizaron el niobio hasta convertirlo en gas y, al igual que el vapor de agua que forma hielo sobre el metal frío en invierno, el niobio se solidificó para formar una fina película sobre el silicio.
Los científicos explicaron que la cavidad original en la que se integraba el niobio, o la estructura de los átomos de niobio en la película, podrían haber provocado impurezas en los qubits. Desde una perspectiva de materiales y métodos, el análisis TOF-SIMS se puede utilizar para mejorar el proceso de generación de qubits.
Más importante aún, esta parte de la tecnología está lista para la descentralización. El director de comercialización del Departamento de Energía de Estados Unidos y el director de la Oficina de Transferencia de Tecnología visitaron el laboratorio junto con el director de tecnología de un laboratorio nacional.
Hablaron sobre investigación de materiales, uso de equipos TOF-SIMS y oportunidades de transferencia de tecnología para SQMS.
Después de escribir este artículo, quiero decir unas palabras. Es demasiado complicado. Finalmente lo terminé. Tuve que entender lo que significaba antes de poder escribir sobre ello. Esta parte es la que lleva más tiempo. Jaja, este avance es real...