Inżynieria kubitów nadprzewodzących
Cechy, które sprawiają, że mechanika kwantowa jest tak osobliwa i cudowna w porównaniu z codziennością świata klasycznej techniki obliczeniowej, stanowią również podwaliny jej potencjalnie rewolucyjnych zastosowań. W przyszłości może pojawić się nowa informatyka kwantowa bazująca na badaniach w dziedzinie przetwarzania informacji zgodnie z podstawowymi prawami mechaniki kwantowej. Intensywne badania w ramach projektu SQUBIT-2 nastawione były na operowanie informacjami kwantowymi przy użyciu układów ciał stałych, a dokładniej nadprzewodzących obwodów elektronicznych. Operacje na informacjach są obecnie przeprowadzane z reguły metodą cyfrową, a dane są przetwarzane i przechowywane jako bity. Dwa stany konwencjonalnego bitu mogą być realizowane na różne sposoby, na przykład mogą to być dwa różne napięcia tranzystora w układzie scalonym. Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie nanotechnologii umożliwiły zbudowanie obwodów nadprzewodzących z małymi złączami tunelowymi umożliwiającymi operowanie pojedynczymi parami Coopera i tworzenie bitów kwantowych. Poziomy energii kubitów wynikają ze wzajemnego oddziaływania między energią ładowania pojedynczej pary Coopera a energią, jaką charakteryzuje się tunelowanie par Coopera w złączach Josephsona. Uczestnicy projektu SQUBIT-2 z Physikalisch-Technische Bundesanstalt w Niemczech zajęli się zagadnieniem wykorzystania niobu (Nb) do tworzenia ultramałych złączy tunelowych. Zastosowanie niobu zamiast stosowanego obecnie glinu (Al) okazało się korzystne. Stwierdzono, że pierwiastek ten umożliwia zwiększenie częstotliwości pracy kwantowych przyrządów obliczeniowych zbudowanych z obwodów nadprzewodzących ze złączami tunelowymi na bazie niobu. Złącza Josephsona o wymiarach liniowych wynoszących zaledwie 70 nm miało standardową konstrukcję trójwarstwową (Nb/Al-AlOx/Nb). Aby pokonać ograniczenia standardowej techniki naparowywania maskowego używanej do wytwarzania submikronowych złączy tunelowych na bazie glinu, zaproponowano i zoptymalizowano proces alternatywny. Wysokiej jakości złącza tunelowe zostały wykonane przy użyciu następujących metod: litografii elektronowej, trawienia suchego, anodowania i planaryzacji przez polerowanie chemiczno-mechaniczne. Tak powstałe złącza spełniały wymagania co do relacji między energią ładowania par Coopera a energią sprzężenia Josephsona. Opracowano program dalszych badań, które pozwolą poprawić charakterystyczne czasy koherencji kubitów zbudowanych w oparciu o złącza na bazie niobu.
