📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

سيارتان متطابقتان تخرجان من خط التجميع نفسه. الهيكل، والعجلات، والمقود: كل شيء متطابق. فقط في إحداهما محرك بنزين عادي، وفي الأخرى محرك هجين يمكن ضبطه حسب الطريق. وإذا بالهجين يتعطل بعد بضعة كيلومترات، بينما البنزين يقطع عشرات الكيلومترات. هذا هو الحال تقريبًا مع نوعين من الكيوبتات فائقة التوصيل، وهي اللبنات الأساسية للحاسوب الكمومي.

في الدراسة الجديدة، صنع الفيزيائيون على شريحة واحدة نوعين من الكيوبتات: العادية، ذات الوصلة النفقية بين الموصلات الفائقة، والكيوبتات الهجينة (gatemons) ذات الوصلة التي تحتوي على قطعة من شبه موصل. كل شيء آخر — التوصيلات، والعوازل، وخطوط التحكم — كان متطابقًا. الفرق فقط في قلب الكيوبت: وصلة جوزيفسون، التي تحدد خصائصه الكمومية. والنتيجة: الكيوبتات العادية تعيش لعشرات الميكروثواني، بينما الهجينة تعيش لبضعة ميكروثوانٍ فقط. ولا يمكن تفسير هذا الفارق بالخسائر الإشعاعية أو التسريبات في الدائرة؛ فقد تم حساب كل هذه القنوات وطرحها. يبقى السبب في الوصلة نفسها.

أظهرت القياسات عند درجات حرارة مختلفة أن شبه الجسيمات (quasiparticles) — وهي إثارات تدمر المعلومات الكمومية — تتصرف بنفس الطريقة في كلا النوعين من الوصلات. إذن السبب ليس فيها. الفرق في شيء آخر لا يعتمد على درجة الحرارة ويكمن عميقًا داخل الوصلة نفسها. ربما في عيوب المادة أو في عمليات غير مضبوطة عند الحد الفاصل بين الموصل الفائق وشبه الموصل. الأمر أشبه بوجود شرخ خفي في المحرك الهجين، لا يظهر في المخططات، لكنه يستنزف الطاقة باستمرار.

حتى تلحق الكيوبتات الهجينة بالكيوبتات التقليدية في زمن الحياة، ستظل الحواسيب الكمومية المبنية عليها أقل موثوقية. لكن الآن على الأقل أصبح واضحًا أين نبحث: ليس في الاضطرابات الخارجية، بل داخل الوصلة نفسها. ربما سيجد المهندسون طريقة لسد هذا الشرخ، وعندها تصبح الكيوبتات المرنة مريحة وطويلة العمر في آن واحد.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.29498

Superconducting transmon qubits based on hybrid superconductor-semiconductor Josephson junctions (gatemons) offer gate tunability, but their relaxation times remain well below those of state-of-the-art transmons, and the origin of this discrepancy is not fully understood. Here, we co-fabricate gatemons and SIS-junction transmons with nominally identical circuit layouts, gate dielectrics, and control lines, so that the Josephson element is the only intentional distinction. Across multiple chips, transmons in this architecture reach relaxation times in the tens of microseconds, whereas gatemons saturate in the few-microsecond range. Using the transmons as on-chip references, we construct a loss budget including Purcell decay, spontaneous emission through the control line, and internal dielectric loss, and find that the corresponding T1 limits exceed all measured gatemon values by more than an order of magnitude. Temperature-dependent T1 measurements follow a common quasiparticle-activation model and yield similar superconducting gaps for S-Sm-S and SIS junctions, indicating that the reduced gatemon coherence is dominated by additional temperature-independent, junction-intrinsic dissipation.