Ein Forschungsteam der NYU Tandon School of Engineering hat ein neuartiges Herstellungsverfahren für Quantengeräte entwickelt, das auf niederenergetischem Ionenstrahlätzen (IBE) basiert. Die in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters veröffentlichten Ergebnisse bieten einen neuen Ansatz für die Erforschung eines breiteren Spektrums supraleitender Materialsysteme und dürften die Leistung von Quantencomputer-Hardware steigern.

Einem Team um Professor Davood Shahrjerdi gelang die Herstellung von supraleitenden Resonatoren auf Niobbasis mithilfe einer physikalischen Strukturierungstechnik, die herkömmliche chemische Methoden ersetzt. Das Quantengerät wies in einer Testumgebung nahe dem absoluten Nullpunkt einen geringen Energieverlust auf und zeigte eine Leistung, die mit Geräten vergleichbar war, die mit bestehenden chemischen Methoden hergestellt wurden. Diese Forschung widmet sich der langjährigen Herausforderung, funktionale Quantengeräte aus Materialien wie Übergangsmetallnitriden und -carbiden durch chemische Prozesse herzustellen.

Die Forscher fertigten das Gerät im Nanofabrication Cleanroom der NYU, einer Einrichtung mit fortschrittlicher Ausrüstung zur Verarbeitung von Quantenmaterialien. Die Doktoranden Miguel Manzo-Perez und Moeid Jamalzadeh entwickelten ein Herstellungsverfahren, das Elektronenstrahllithografie und IBE kombiniert. Dr. Matthew LaHaye, Mitarbeiter am Forschungslabor der US-Luftwaffe, sagte: „Diese materialunabhängige Fertigungstechnik wird den Gestaltungsspielraum für Quantenhardware erweitern und die Entwicklung von Quanteninformationssystemen in größerem Maßstab vorantreiben.“

Die Entwicklung von Quantencomputern erfordert leistungsstarke Hardware, die Quantenzustände über längere Zeit aufrechterhalten kann. Verlustarme supraleitende Bauelemente sind Schlüsselkomponenten beim Bau von Quantencomputern, deren Qualität direkten Einfluss auf Rechengenauigkeit und Fehlertoleranz hat. Das in dieser Studie demonstrierte IBE-Herstellungsverfahren bietet ein effektives Mittel zur Evaluierung neuer supraleitender Materialien und trägt dazu bei, den Übergang der Quantentechnologie vom Labor zur Industrialisierung zu beschleunigen.

Weitere Informationen: Miguel Manzo-Perez et al., Physikalische Strukturierung von supraleitenden Niob-Resonatoren mit hohem Q-Faktor durch Ionenstrahlätzen, Applied Physics Letters (2025). Zeitschrifteninformationen: Applied Physics Letters