衬底（硅 / 蓝宝石）

衬底是承载整个量子电路的那块平整晶体板。可以把它想象成一块石英台面，你在上面'画'出细细的金属导线、谐振器和量子比特：金属负责电学上的工作，但它下面的台面绝不是旁观者。几乎到处都在用的两种材料是高阻硅和蓝宝石，二者都被抛光到近乎完美的表面，并生长成洁净的单晶。材料的选择很重要，因为量子比特的电场并不会乖乖待在金属里；其中相当一部分会向下伸进衬底、沿着衬底表面铺开，所以待在那里的任何东西都可能悄悄把能量从量子比特中抽走。

你希望衬底具备的是极低的介电损耗，也就是晶体几乎不吸收穿过它的微波场，再加上一个洁净、稳定的金属与晶体相接的界面。硅便宜、能做成大尺寸晶圆、与标准芯片制造工艺配合良好，还能刻蚀出又深又垂直的孔来做三维布线。蓝宝石是一种出色的低损耗绝缘体，也很适合用来生长某些高质量的超导薄膜，但它更硬、更难加工。无论哪种，真正的损耗大多并非来自纯净的晶体本体；它藏在表面和界面处那薄薄几层原子里——在那里，一层薄薄的自然氧化层、吸附的水分或制造残留会形成一大片微小的双能级缺陷，把能量吸走。

说句实话，没有哪一种衬底胜出。各团队会根据自己要做什么工艺、打算怎样在三维上把芯片接起来，来选硅还是蓝宝石，然后投入巨大精力去清洗、刻蚀和做表面处理，把最后那点损耗一点点抠掉。衬底并不是一个已经解决、可以直接拿来用的选项——它仍是人们正在积极攻关的材料难题之一。