محققان در دانشگاه نیویورک و دانشگاه کوئینزلند، ابررسانایی را در ژرمانیوم اپیتکسیال دوپ‌شده با گالیوم نشان داده‌اند که با استفاده از ابزارهای استاندارد صنعت نیمه‌رسانا ساخته شده است. این ماده جدید در دمای زیر 3.5 کلوین به حالت ابررسانا تغییر می‌کند و از آرایه‌های متراکم اتصال جوزفسون در مقیاس ویفر پشتیبانی می‌کند که یک بلوک ساختمانی مهم برای مدارهای کوانتومی و RF کرایوژنیک است.

نمونه اولیه این تیم، میلیون‌ها اتصال ابررسانا را که روی یک ویفر 2 اینچی یکپارچه شده‌اند، نشان می‌دهد. این اتصالات به روش لیتوگرافی تعریف شده و در دماهای پایین از نظر الکتریکی مشخصه‌سازی شدند که هم رفتار ابررسانایی و هم چگالی جریان عملی برای یکپارچه‌سازی دستگاه را تأیید می‌کند.

این فرآیند بر اپیتکسی پرتو مولکولی برای رشد لایه‌های ژرمانیوم فوق‌العاده تمیز با دوپانت‌های گالیوم که مستقیماً در مکان‌های شبکه جایگزین وارد می‌شوند، متکی است. در غلظت‌های دوپینگ به اندازه کافی بالا، این لایه‌ها تحت یک گذار ابررسانایی حجمی قرار می‌گیرند. نکته مهم این است که رابط اپیتکسیال و عاری از لایه‌های میانی نامنظم باقی می‌ماند، که شناخته شده است عملکرد اتصال را در پشته‌های هیبریدی کاهش می‌دهد.

این کار نشان‌دهنده یک تغییر قابل توجه از ابررساناهای لایه‌ای با تولید محدود به سمت یکپارچه‌سازی مقیاس‌پذیر در سطح ویفر بر روی بسترهای درجه نیمه‌رسانا است. از آنجایی که لایه‌های ژرمانیوم دوپ‌شده با استفاده از همان تکنیک‌های اپیتکسی مورد استفاده در تولید نیمه‌رساناهای ترکیبی و کرایو-CMOS رشد داده می‌شوند، این پلتفرم باید از نظر تئوری با جریان‌های کاری موجود در کارخانه‌های تولید سازگار باشد.

آرایه‌های کیوبیت ابررسانا و بخش‌های جلویی مایکروویو کرایوژنیک امروزه به مراحل بسته‌بندی پیچیده برای یکپارچه‌سازی منطق کنترل نیمه‌رسانا با اتصالات ابررسانا وابسته هستند. جاسازی هر دو حوزه در یک پشته یکپارچه، گلوگاه‌های اصلی در ظرفیت خازنی مزاحم، لنگر حرارتی و قابلیت اطمینان اتصالات را از بین می‌برد که در حال حاضر عملکرد سیستم‌های کوانتومی با چگالی بالا را محدود می‌کنند.

محققان همچنین بر یکنواختی ساخت اتصال خود تأکید می‌کنند و چگالی جریان بحرانی بسیار ثابتی را در مناطق وسیع نشان می‌دهند. در حالی که دمای گذار به شدت کرایوژنیک باقی می‌ماند، تغییر در قابلیت ساخت، راه را برای استقرار گسترده‌تر در محاسبات کوانتومی، تشخیص کم‌نویز و کاربردهای کرایو-RF مبتنی بر فضا باز می‌کند.

در حال حاضر، تمرکز به سمت ویفرهای بزرگتر، قابلیت تکرارپذیری در گره‌های ساخت، و کوپلینگ بین لایه‌های ژرمانیوم ابررسانا و منطق معمولی روی ویفر معطوف شده است. اگر کارهای بعدی این ویژگی‌ها را تأیید کند، ژرمانیوم ابررسانا ممکن است یک مسیر عملی برای اتصالات کوانتومی مقیاس‌پذیر ارائه دهد.