تستطيع الحواسيب الكمومية حل المشكلات المعقدة في وقت قصير يستغرقه الحاسوب التقليدي آلاف السنين، مما يظهر إمكانات هائلة في مجالات تطوير الأدوية والتعلم الآلي. ومع ذلك، فإن عيوب السطح والواجهات في المعادن فائقة التوصيل تعيق تطورها منذ فترة طويلة، حيث تُدخل هذه العيوب تداخلات تدمر الحالات الكمومية الدقيقة المطلوبة للحوسبة الكمومية. اقترح الأستاذ المساعد في الفيزياء بجامعة كاليفورنيا ريفرسايد، Peng Wei، حلاً جديداً، حيث تقدم بطلب براءة اختراع أمريكية لعملية جديدة تتضمن طلاء سطح المعدن النيوبيوم فائق التوصيل بطبقة ذهبية فائقة النحافة لتحسين أداء الحواسيب الكمومية.

طبق فريق Peng Wei طبقة ذهبية بسماكة حوالي عشر ذرات فقط، مما يزيل عيوب السطح في النيوبيوم التي تدمر السلوك الكمومي، مع الحفاظ على خصائص التوصيل الفائق. قال Peng Wei: "من خلال استخدام الذهب في هذه الواجهات الحرجة، يمكننا الحفاظ على مسار إشارة أنظف وتقليل الخسائر في الدوائر فائقة التوصيل." على عكس أبحاث أشباه الموصلات التقليدية التي تركز على خصائص المواد الداخلية، ركز الفريق على الطبقات الذرية الخارجية، لأن أي تناقضات صغيرة في الأنظمة الكمومية يتم تضخيمها. تستخدم الحواسيب الكمومية وحدات البيت الكمومية (qubits) لترميز المعلومات، والتي يمكن أن توجد في حالات متعددة في الوقت نفسه، لكن عيوب السطح في الموصلات الفائقة تدمر أداء وحدات البيت الكمومية، مما يؤدي إلى فقدان التماسك الكمومي، وهو أحد العوائق الرئيسية أمام توسيع نطاق الحواسيب الكمومية وتشغيلها بشكل موثوق.

يعمل طلاء الذهب كدرع كمومي لحل هذه المشكلة. الذهب لا يتأكسد أو يتفاعل كيميائياً، ويُشكل طبقة ذرية متساوية سطحاً أملساً ومستقراً يقاوم التلوث الضوضائي. الطبقة الذهبية رقيقة، فلا تؤثر على التوصيل الفائق للنيوبيوم، مما يسمح بتدفق أزواج كوبر بفقدان منخفض. قال الأستاذ Peng Wei: "هذا التوازن حاسم، وقد وجدنا النقطة المثالية." العملية متوافقة مع تقنيات التصنيع الحالية، مما يجذب العديد من الشركات التي تتنافس في تطوير معالجات كمومية تجارية. لقد لفت هذا الابتكار انتباه الصناعة والمؤسسات البحثية، ويعمل فريق Peng Wei حالياً على تحسين عمليات الهياكل غير المتجانسة، واختبار التوافق مع مواد فائقة التوصيل أخرى، وتطوير مستشعرات كمومية أفضل.