Российские исследователи разработали новый подход для осуществления ближнепольной микроволновой микроскопии, который позволяет изучать структуру и состав различных материалов, а также искать дефекты в структуре сверхпроводниковых кубитов (квантовых битов). Об этом сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.

«Этот метод микроскопии используется во многих сферах. Ближнепольные СВЧ-микроскопы в том числе можно использовать для изучения паразитных двухуровневых систем в подложках, на которых размещены сверхпроводниковые квантовые биты. Изучение "злейшего врага» кубитов является крайне важной и амбициозной задачей", – пояснил ведущий инженер дизайн-центра квантового проектирования НИТУ МИСИС (Москва) Андрей Саблук, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют Саблук и его коллеги, ближнепольные СВЧ-микроскопы представляют собой особые измерительные приборы, которые похожи по принципам своей работы на атомно-силовые и сканирующие зондовые микроскопы.

В их рамках изучаемый образец живой или неживой материи размещается на небольшом расстоянии от кончика сверхтонкой иглы, которая вырабатывает пучки микроволн. Эти волны особым образом отражаются от поверхности и толщи материала, что меняет их частоту, амплитуду и другие характеристики. Замеры этих параметров при помощи той же самой иглы позволяют изучать структуру и состав образцов, а также одновременно замерять некоторые их важные физические характеристики.

Проведению этих замеров, по словам исследователей, часто мешают различные паразитные сигналы, которые возникают в процессе проведения замеров.

Российские ученые обнаружили в ходе теоретических расчетов, что эти помехи можно превратить в полезный сигнал, который позволяет значительным образом повысить качество наблюдений. Руководствуясь этой идеей, исследователи изготовили прототип улучшенной версии СВЧ-микроскопа и проверили его работу, изучив при его помощи тонкую пленку из гранулированного алюминия толщиной в 20 нанометров, нанесенную на подложку из сапфира.

Эти опыты показали, что новый подход позволил очень четко определить границы пленки и изучить ее электрические свойства, что не доступно уже существующим формам СВЧ-микроскопии. Это позволяет использовать разработанный российскими исследователями вариант микроволнового микроскопа для поиска дефектов в сверхпроводниковых кубитах и других структурах, обладающих наноскопическими размерами, подытожили исследователи.