Fermilab SQMSセンター、超伝導トランズモンにおける量子ビット性能ばらつきの微視的な起源を特定

フェルミ国立加速器研究所主導の超伝導量子材料・システムセンター（SQMS）の研究者たちは、リゲッティ・コンピューティング、国立標準技術研究所（NIST）、エイムズ国立研究所、ノースウェスタン大学、英国国立物理学研究所（NPL）と共同で、超伝導トランズモン量子ビットにおけるデバイス間の性能ばらつきの原因となる微視的な材料欠陥を特定した包括的な複数機関による研究を発表しました。この研究はApplied Physics Reviewsに掲載され、ナノスケールの製造形状、表面酸化物、およびエネルギー緩和時間（T₁）の間の直接的な相関関係を確立しています。

耐故障性のある超伝導量子プロセッシングユニット（QPU）のスケーリングにおける主なボトルネックは、同じ基板上に共同製造された同一設計の量子ビット間での性能のばらつきです。観測者バイアスを排除するため、この研究では22個のトランズモンデバイスをダブルブラインドプロトコルで評価しました。特性評価チームは、量子ビットのコヒーレンス指標に関する事前の知識なしに、7つの非破壊的および侵襲的な分光法および顕微鏡技術を用いて構造的および化学的特徴をカタログ化しました。SQMS量子ガレージで実施されたコヒーレンス測定は、特性評価完了後にのみ材料データと相関付けられました。