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.
وصلة جوزيفسون هي موصلان فائقان يفصل بينهما طبقة رقيقة من عازل أو شبه موصل. عبر هذا الحاجز تنفق أزواج كوبر (Cooper pairs) — أزواج من الإلكترونات المرتبطة التي تسبب ظاهرة التوصيل الفائق. سمك الحاجز لا يتجاوز بضعة نانومترات، أي أرق بآلاف المرات من شعرة الإنسان.
في مسلسل «ديفز» (Devs)، يُبنى الحاسوب الكمومي على كيوبتات فائقة التوصيل، ويقاتل الأبطال من أجل كل نسبة مئوية في دقة عملها — تمامًا كما يقاتل الفيزيائيون الآن من أجل ميكروثوانٍ في زمن حياة الكيوبتات الهجينة.