Сверхпроводящие процессоры для квантовой индустрии обеспечивают связь между электроникой, работающей при комнатной температуре, и устройствами, функционирующими при суб-кельвиновых температурах. Такие системы отличаются также выдающейся энергоэффективностью и высокими тактовыми частотами. Эта технология получила огромный толчок к развитию в последнее десятилетие, однако ее развитие сдерживает низкая степень интеграции. Одна из самых сложных проблем в этой области — уменьшение размера джозефсоновского контакта, нелинейного элемента сверхпроводниковых цепей. С физической точки зрения эта гетероструктура — просто «слабая связь» между двумя сверхпроводниками.
«В работе мы рассмотрели различные варианты реализации джозефсоновских контактов в поисках структуры, способной „пережить“ масштабирование до нанометровых размеров для использования в цифровой сверхпроводниковой технологии. Такие контакты должны обладать высокими значениями критического тока, сопротивления в нормальном состояния и высокой воспроизводимостью параметров на изготовленном чипе», — рассказал доцент физического факультета МГУ Николай Кленов.
Сотрудники МГУ вместе с коллегами исследовали наиболее распространенные типы джозефсоновских гетероструктур с точки зрения их масштабируемости и показали, что контакт «сверхпроводник — металл — сверхпроводник» в геометрии «мостик переменной толщины» допускает многообещающую миниатюризацию планарных размеров. Ученые теоретически рассчитали температурные зависимости критического тока и характерного напряжения для различных интерфейсов.
Николай Кленов также добавил, что полученные результаты показали, что контакт с высоким (до 1 милливольта) значением характерного напряжения может быть изготовлен из широко используемой комбинации материалов, таких как Nb и Cu, с использованием хорошо отработанных технологических процессов.