Квантовый компьютер похож на музыкальный инструмент: даже крошечная царапина на струне портит звук. Вместо струн — сверхпроводящие резонаторы, тонкие дорожки из нитрида титана на кремниевой пластине. Они должны хранить квантовую информацию, но любая неровность или лишний атом на поверхности забирает энергию, как трещина в колоколе гасит звон.
Авторы работы сделали резонаторы на стандартных 200-миллиметровых пластинах, как в обычной микроэлектронике. Они меняли условия напыления плёнки и способы травления. Оказалось, что кристаллическая ориентация нитрида титана почти не влияет на потери. Главный враг — тонкий слой окисла, который образуется на поверхности после обработки. Если его удалить специальным раствором, потери падают до рекордно низких значений.
Такой результат важен для массового производства квантовых чипов: теперь можно использовать стандартное оборудование и при этом получать резонаторы с очень малыми потерями. Это шаг к тому, чтобы квантовые компьютеры стали надёжнее и дешевле.
Титан — девятый по распространённости элемент в земной коре, а нитрид титана используют не только в электронике, но и для золотистого покрытия свёрл и медицинских имплантатов.
В сериале «Пространство» сверхпроводящие катушки защищают корабли от радиации — без точного контроля поверхности такие катушки не проработали бы и секунды.