Обычный кухонный термометр показывает температуру, при которой ртуть перестаёт сопротивляться электричеству. Для сверхпроводников, из которых делают квантовые компьютеры, критическая температура — как паспорт качества: чем выше, тем лучше. Тантал в форме альфа — отличник, а его близнец бета считался двоечником. Но, как выяснилось, двоечник тоже умеет решать задачи.
Физики взяли плёнку бета-тантала на сапфировой подложке и построили 11 кубитов — базовых ячеек квантового процессора. Среднее качество кубита (мера того, как долго он хранит квантовое состояние) составило 5,6 миллиона, а лучший образец достиг 10,1 миллиона. Это сравнимо с хорошими кубитами из альфа-фазы. Потери энергии в основном происходят из-за дефектов на поверхности — так называемых двухуровневых систем, которые ведут себя как крошечные ловушки для микроволновых фотонов. У бета-фазы таких ловушек примерно вдвое больше, но это не фатально.
Бета-фаза тантала образуется при комнатной температуре, тогда как альфа требует нагрева. Это делает производство проще и дешевле. Результат открывает дорогу к масштабированию квантовых процессоров: не нужно гнаться за идеальной кристаллической структурой, если и «неправильная» фаза работает достаточно хорошо. В конце концов, даже двоечник может стать инженером.
Критическая температура бета-тантала около 0,5 кельвина — это холоднее, чем в открытом космосе, но достаточно для работы кубита в современных рефрижераторах.
В сериале «Разрабы» квантовый компьютер строится из экзотических материалов, но здесь используется обычный тантал — просто в менее известной кристаллической форме.