Танаталът може да се окаже ключът към квантовото бъдеще
Квантовите компютри са устройства, които употребяват особеностите на квантовата физика за обработка на информацията. Те могат да извършват задания, които елементарните компютри не могат да вземат решение, като да вземем за пример декриптиране на кодове, моделиране на комплицирани системи и усъвършенстване на ресурсите. Но квантовите компютри се сблъскват със съществени проблеми при съхраняването на квантови данни за дълъг интервал от време. Това време се назовава време на кохерентност и дефинира какъв брой дълго един кубит – главният детайл на квантовия компютър – може да остане в суперпозиция от двете положения – 0 и 1.
Изследователи от разнообразни организации, в това число Центъра за функционални наноматериали (CFN), Националния източник на синхротронна светлина II (NSLS-II), Центъра за взаимно планиране на квантови преимущества (C2QA) и други, изследват разнообразни материали за основаване на кубити с по-дълго време на кохерентност. Те откриха, че танталът, свръхпроводим метал с висока температура на размразяване и резистентност на разяждане, доста усъвършенства работата на кубитите. Кубитите въз основата на тантал могат да съхраняват квантовата информация в продължение на над половин милисекунда, което е пет пъти повече от кубитите, построени от други метали.
За да схванат за какво танталът работи по този начин добре, учените изследват химичния му профил благодарение на рентгенова фотоелектронна спектроскопия в лабораторията NSLS-II. Този способ разрешава да се дефинират съставът и дебелината на пласта танталов оксид върху повърхността на кубита. Оказва се, че този пласт е нехомогенен и съдържа разнообразни форми на танталов оксид с друга електронна конструкция и кохезия. Установено е също по този начин, че дебелината на пласта танталов оксид зависи от това дали той е формиран във въздух или във вакуум.
Учените допускат, че нехомогенността на пласта от танталов оксид основава местни електрически полета, които могат да повлияят на квантовото положение на кубитите. Те също по този начин допускат, че някои форми на танталовия оксид биха могли да бъдат свръхпроводими и да понижат загубата на сила в кубитите.
Изследването може да помогне на учените да разработят нови способи за модифициране повърхността на тантала, с цел да създадат пласта танталов оксид по-хомогенен и най-благоприятен за кубитите. Експериментът ще помогне за основаването на по-мощни и надеждни квантови компютри в бъдеще.
