量子计算机的未来以来：微小的二维材料导致量子计算的巨大进步( 二 )
他们认为来自称为范德华材料（也称为 2D 材料）家族的六方氮化硼将是制造电容器的良好候选者 。 这种独特的材料可以减薄至一层原子 ， 其结构为晶体且不含缺陷 。 然后研究人员可以将这些薄层堆叠成所需的配置 。
为了测试六方氮化硼 ， 他们进行了实验来表征材料在超冷温度下与高频电场相互作用时的清洁程度 ， 并发现当它通过材料时损失的能量非常少 。
之前表征 hBN（六方氮化硼）的大部分工作都是使用 DC 传输测量在零频率或接近零频率下进行的 。 但是 ， 量子比特在千兆赫兹范围内运行 。 很高兴看到 hBN 电容器在这些频率下的品质因数超过 100000 ， 在我所见过的光刻定义的集成平行板电容器中 ， Qs 是最高的 。
量子计算机的未来以来：微小的二维材料导致量子计算的巨大进步
电容器结构
我们使用六方氮化硼为量子比特构建了一个平行板电容器 。 为了制造电容器 ， 他们将六方氮化硼夹在另一种范德华材料（二硒化铌）的极薄层之间 。
复杂的制造过程包括在显微镜下制备一个原子厚的材料层 ， 然后使用黏性聚合物抓住每一层并将其堆叠在另一层之上 。 他们将带有二维材料堆叠的黏性聚合物放置在量子比特电路上 ， 然后熔化聚合物并将其冲走 。
然后他们将电容器连接到现有结构并将量子位冷却到 20 毫开尔文（-273.13 C） 。
制造过程中最大的挑战之一是使用二硒化铌 ， 如果它暴露在空气中 ， 它会在几秒钟内氧化 。 为了避免这种情况 ， 这个结构的整个组装必须在我们所说的手套箱中完成 ， 这是一个装满氩气的大盒子 ， 氩气是一种惰性气体 ， 氧气含量非常低 。 我们必须在这个盒子里做所有事情 。
由此产生的量子比特比他们在同一芯片上使用传统技术制造的量子比特小约 100 倍 。 新设计的量子比特的相干时间或寿命仅缩短了几微秒 。 王说 ， 用六方氮化硼制成的电容器在上下板之间包含超过 90% 的电场 ， 这表明它们将显着抑制相邻量子位之间的串扰 。 这项工作是对哥伦比亚大学和雷神公司团队最近研究的补充 。
未来 ， 研究人员希望使用这种方法在芯片上构建许多量子位 ， 以验证他们的技术是否可以减少串扰 。 他们还希望通过微调制造过程 ， 甚至用二维材料构建整个量子比特来提高量子比特的性能 。
【量子计算机的未来以来：微小的二维材料导致量子计算的巨大进步】现在我们已经扫清了一条道路 ， 表明您可以安全地使用尽可能多的六方氮化硼 ， 而不必过多担心缺陷 。 者为您提供了很多机会 ， 您可以制造各种不同的异质结构并将其与微波电路 ， 还有更多的空间可以探索 。 在某种程度上 ， 我们为人们开了绿灯——你可以以任何你想要的方式使用这种材料 ， 而不必太担心与电介质 。
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