Investigadores del MIT han logrado reducir significativamente el tamaño de los qubits superconductores y, al mismo tiempo, disminuir la interferencia entre qubits vecinos mediante el uso de materiales bidimensionales extremadamente delgados.

El avance clave consiste en emplear unas pocas monocapas atómicas del aislante hexagonal nitruro de boro hBN como dieléctrico en los condensadores de los qubits, formando un sándwich con capas de un superconductor 2D como el diseleniuro de niobio NbSe2. Ese diseño vertical permite contener aproximadamente el 90 por ciento del campo eléctrico dentro de la estructura apilada, lo que reduce la pérdida dieléctrica y el diafonía entre qubits y permite reducir la huella física de cada condensador en comparación con los condensadores coplanares tradicionales que requieren placas laterales de alrededor de 100 por 100 micrómetros.

Los qubits superconductores operan a temperaturas extremadamente bajas, del orden de 20 milikelvin en refrigeradores de dilución, donde los materiales dieléctricos convencionales como el óxido de silicio PE CVD o el nitruro de silicio presentan demasiados defectos y pérdidas para aplicaciones cuánticas. Al encapsular hBN entre capas de NbSe2 los investigadores consiguieron un incremento en la densidad de qubits de hasta 100 veces y una notable reducción del crosstalk, manteniendo al mismo tiempo una alta calidad de qubit.

La fabricación exige precisión: el NbSe2 se oxida en segundos al contacto con el aire, por lo que el ensamblaje se realiza en una campana de guantes con argón para sellar las interfaces. Esa barrera protectora hace que la oxidación superficial deje de ser determinante, ya que la mayor parte del campo eléctrico queda dentro del sándwich. El principal reto para escalar esta tecnología es el crecimiento a escala de oblea de hBN y superconductores 2D y el apilado a gran escala de estas películas.

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