Что, если один чип сможет работать и как обычный процессор, и как квантовый компьютер? Ученые сделали важный шаг к этой цели, создав уникальный сверхпроводящий материал.

Идея не нова — еще в 1964 году физик Марвин Коэн предположил, что можно превратить полупроводник в сверхпроводник. Но десятилетия экспериментов не давали результата. Проблема была в методе: бомбардировка полупроводников атомами металлов разрушала кристаллическую решетку.

Прорыв случился, когда команда из Нью-Йоркского университета применила молекулярно-лучевую эпитаксию. Они буквально выращивали кристалл германия слой за слоем, заменяя каждый восьмой атом германия, на атом галлия. Получился принципиально новый материал со сверхпроводящими свойствами.

"Мы просто распыляем что-то на что-то", — объясняет профессор Джавад Шабани, соавтор исследования. По сути, это контролируемое напыление в идеальных условиях. Австралийские коллеги из Университета Квинсленда подтвердили — кристаллическая структура почти не имеет дефектов. Это ключевое достижение. Чем совершеннее кристалл, тем стабильнее работают квантовые элементы.

Что это дает на практике? На одной двухдюймовой пластине можно разместить до 25 миллионов джозефсоновских переходов — базовых элементов для квантовых вычислений. Каждый из них может стать кубитом или сенсором.

Еще важнее перспектива совмещения технологий. Существующая полупроводниковая промышленность может использовать эту разработку без радикальной перестройки процессов. Германий и кремний — родственные материалы, а инфраструктура для их обработки уже существует.

Есть и другой потенциал — борьба с декогеренцией. Это главная проблема квантовых вычислений, когда кубиты теряют свои квантовые свойства. Упорядоченная структура нового материала может помочь сохранять квантовые состояния дольше.

Пока это лабораторный результат. Но ученые уверены: технология может значительно ускорить развитие квантовых вычислений. Следующая цель — повторить успех с кремнием, основой современной электроники.