الكيوبت، وهو خلية الحوسبة في الحاسوب الكمومي، يعيش لجزء من الألف من الثانية ثم ينسى حالته. أحد الأسباب هو وصلة صغيرة بداخله: طبقتان من الألومنيوم بينهما طبقة من أكسيد الألومنيوم بسمك نانومترين. تُسمى هذه الشطيرة وصلة جوزيفسون (Josephson junction)، ومن خلالها يتدفق تيار فائق التوصيل دون مقاومة.
لفهم ما يُفسد هذه الوصلة، سلّط الفيزيائيون عليها أشعة سينية. انعكست الأشعة من الطبقات المختلفة، ومن طبيعة الانعكاس أمكن إعادة بناء ترتيب الذرات في الداخل. واتضح أن الحاجز ليس متجانسًا: حدّه السفلي الملاصق للألومنيوم أكثر رخاوة واضطرابًا من العلوي. أما طبقة الأكسيد نفسها فتشبه فسيفساء من ترتيبين مختلفين للذرات — رباعي السطوح (tetrahedral) وثماني السطوح (octahedral) — وتتغير نسبة هذين الترتيبين اعتمادًا على ضغط الأكسجين الذي تُزرع فيه الطبقة.
هذه البنية غير المنتظمة هي مكان مثالي لظهور عيوب تُسمى الأنظمة ثنائية المستوى (two-level systems). تتصرف هذه العيوب كمفاتيح صغيرة تغيّر حالتها عشوائيًا، ويُعتقد أنها هي التي تسرق الطاقة من الكيوبت، مما يجعله يفقد المعلومات الكمومية. الآن، بمعرفة كيف تؤثر ظروف التصنيع على الترتيب الذري للحاجز، يمكننا اختيار الظروف التي تقلل العيوب وتطيل عمر الكيوبتات.
قياس الانعكاسية بالأشعة السينية (X-ray reflectometry) المستخدم في هذا العمل هو أسلوب غير مدمر: فهو يسمح بالنظر داخل الجهاز الجاهز دون تفكيكه. إنه مثل أخذ صورة بالأشعة السينية للمحرك دون إيقاف السيارة. بالنسبة للتقنيات الكمومية، هذه الأداة هي فرصة أخيرًا لربط طريقة صنع الوصلات بكيفية عملها.
أكسيد الألومنيوم هو نفس المادة التي تتكون على سطح رقائق الألومنيوم إذا تُركت في الهواء. لكن في الكيوبتات يُزرع في جو أكسجين مضبوط للحصول على طبقة بالسماكة والبنية المطلوبتين.