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

جسر من الألومنيوم بسماكة بضع ذرات هو قلب العديد من الأجهزة الكمومية. عبر هذا الجسر، يتدفق التيار دون مقاومة، ويمكن التحكم فيه بواسطة مجال مغناطيسي. تُسمى هذه الجسور وصلات جوزيفسون نسبةً إلى الفيزيائي البريطاني الذي وصف سلوكها. عادةً ما تُصنع باستخدام شعاع إلكتروني، لكن ذلك مكلف وبطيء.

الطريقة الجديدة تستغني عن الشعاع الإلكتروني. أولاً، يُرسم قناع على الركيزة باستخدام الضوء (الطباعة الضوئية)، ثم يُزال المعدن الزائد بواسطة تيار من أيونات الأرجون — مثل التنظيف بالرمل، لكن على نطاق مجهري. بهذه الطريقة، نحصل على وصلات بمساحة تتراوح بين 1 و6 ميكرومترات مربعة — تقريبًا بحجم عدة بكتيريا مصطفة. بتغيير ظروف الأكسدة، يمكن تغيير مقاومة الوصلة بمقدار مئة ضعف.

من هذه الوصلات، تم تجميع مقياس تداخل كمومي فائق التوصيل (SQUID) — جهاز يستشعر المجال المغناطيسي بدقة مذهلة. كانت الـ SQUIDs المصنوعة بالطريقة الجديدة أقل تباينًا بين الرقاقات المختلفة مقارنةً بتلك المصنوعة بالطباعة الإلكترونية. وعندما تم دمج SQUID في رنان حجمي واستخدامه كمضخم بارامتري، قام بتضخيم الإشارات الضعيفة بمقدار 40 ديسيبل — وكأن الهمس يصبح أعلى من حفلة موسيقى الروك.

هذه الطريقة البسيطة لتصنيع وصلات جوزيفسون قد تصبح أساسًا للإنتاج الضخم للدوائر الكمومية فائقة التوصيل. كلما قلّ التعقيد، انخفض السعر، وبالتالي تقترب الحواسيب الكمومية وأجهزة الاستشعار الحساسة من الحياة اليومية.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.25195

A minimal method to fabricate Al/AlO$$_x$$/Al Josephson junctions (JJs) using photolithography and argon etching, before metallization and oxidation, is demonstrated. JJs with areas ranging from 1 to 6 $$\mu$$m$$^2$$ can be fabricated and, with the appropriate oxidation conditions, the junction resistance can be varied by $$\sim$$2 orders of magnitude. Transmission electron microscopy reveals the successful fabrication of JJs with few grain boundaries suggesting reduced energy loss from two-level-systems. Superconducting QUantum Interference Devices (SQUIDs) fabricated from this methodology exhibit reduced resistance variation over multiple chips, compared with electron beam lithography, and the devices can sustain repeated thermal cycles to 10 mK with the excellent flux response remaining unchanged. The quantum applications of this technology are demonstrated by embedding a SQUID resonator into a 3D cavity and parametrically amplifying low photon numbers with gains of $$\sim$$40 dB. This work establishes the simplest approach to fabricating JJs to date, and it could prove pivotal to the widespread utilization of superconducting circuit-based quantum technologies.