Två kvantbitar kan tillverkas med samma konstruktion och ändå behålla sitt kvanttillstånd olika länge. En omfattande materialundersökning pekar ut tunna oxidskikt och små skillnader i tillverkningsgeometrin som möjliga förklaringar. Resultaten kan hjälpa forskare att göra framtida kvantprocessorer jämnare i kvalitet.
Fermilab presenterade arbetet i ett nyhetsmeddelande den 1 oktober 2026. Själva studien publicerades i Applied Physics Reviews i juni 2026, och en tidigare version fanns på arXiv redan 2025. Det är alltså forskning som nu uppmärksammas på nytt, inte ett resultat som först publicerats denna vecka.
22 kvantbitar granskades utan kända prestandasiffror
Inom forskningscentret SQMS undersöktes 22 supraledande transmonkvantbitar. Sex institutioner deltog och sju materialanalytiska metoder användes. De grupper som granskade materialen fick först inte veta vilka kvantbitar som presterat bäst.
Denna blindning minskar risken att forskarna letar efter fel just där de redan förväntar sig att hitta dem. Materialresultaten jämfördes med prestandamätningarna först efteråt.
Analysen pekade framför allt mot oxidskiktens tjocklek, vinklarna på etsade sidoväggar och djupet på de små diken som bildas intill elektroderna. Däremot syntes inget tydligt samband mellan prestandan och större synliga repor eller partiklar i just dessa enheter.
Det handlar om hur snabbt kvantbiten förlorar energi
Studien undersöker bland annat T1, den karakteristiska tid som beskriver hur snabbt ett exciterat kvanttillstånd förlorar energi. Ett större T1-värde innebär att denna förlust sker långsammare. Det är en viktig egenskap, men säger inte ensamt hur bra en komplett kvantdator räknar.
I den öppet tillgängliga förhandsversionen beskriver forskarna hur kvantbitar på sju chip mättes och sedan analyserades med både skonsamma och mer ingående materialmetoder. Mikroskopi och andra mätningar kombinerades med elektromagnetiska simuleringar för att undersöka var energi kan gå förlorad.
Det är samspelet mellan material och geometri som gör frågan svår. En till synes obetydlig förändring kan påverka hur mycket elektriskt fält som hamnar i ett materialområde där förluster uppstår.
Från samband till bättre tillverkning
Enligt Fermilabs redogörelse kunde även variationer på omkring en nanometer i oxidskiktens tjocklek spela roll. Simuleringarna pekade också på förbättringar när sidoväggarnas geometri förändrades. Sådana beräknade förbättringar ska dock inte läsas som att en färdig kvantdator redan blivit motsvarande mycket snabbare.
Studien bygger på samband mellan egenskaper och uppmätt prestanda. Nästa avgörande kontroll är att systematiskt förändra tillverkningen och se om kvantbitarna då förbättras på det sätt modellerna förutsäger. Ett samband kan ge en stark ledtråd utan att ensamt isolera alla orsaker.
För tillverkning i större skala är jämnheten central: ett chip behöver många användbara kvantbitar, inte bara en enstaka rekordhållare. Därför är frågan om reproducerbarhet lika relevant som jakten på nya toppvärden.
Läs också om en annan väg att bevara kvantinformation: kvantminne i kiselkarbid. Det rör sig om ett annat tekniskt system och resultaten kan inte jämföras direkt.
Källor och studieunderlag
- Murthy med flera: Identifying materials-level sources of performance variation in superconducting transmon qubits, Applied Physics Reviews 13, 021416 (2026).
- Öppen förhandsversion av forskningsartikeln, 2 juni 2025.
- Fermilabs presentation av studien, 1 oktober 2026.
Herobilden är en AI-genererad konceptillustration av ett kvantchip, inte ett fotografi av de undersökta enheterna.