表面处理 / 钝化

当你造一个超导量子比特时，用来雕刻它的金属并不会一直保持洁净。它一接触空气，表面就会长出一层薄薄的、玻璃般的天然氧化物，途中还会沾上一些游离的水分子、溶剂和污垢黏在表面上。这几个纳米厚的层，恰恰就是量子比特电场最强的地方，而它们里头布满了会吸收能量、缩短相干时间的微观缺陷。表面处理，就是把这些表面清洗干净、再加以保护的那门不起眼的手艺，好让量子比特少把自己耗散在自身的这层“皮肤”上。

实际操作起来，这是一套化学加物理的工序。工程师会用酸浸、氧或氩等离子体、或温和的离子研磨来剥除有损耗的天然氧化物；用烘烤或抽真空去掉吸附的水分和有机残留；并挑选能留下洁净平整边缘、而非留下受损富含缺陷边缘的刻蚀化学配方。接着是保护那一步：在新鲜表面重新氧化之前把它封住——有时是在不破真空的情况下直接沉积下一层，有时是涂上一层薄薄的封装把空气隔开。整件事的核心，就是减少量子比特电场不得不接触到的那些有损耗、无序的材料的量。

做得好，这就是对相干性的一根直接杠杆；这也是为什么改用更洁净的表面和氧化层，把 transmon 的寿命从多年前的几微秒推到了如今最好器件中的几百微秒。但它既挑剔又不留情面：在一块芯片上效果绝佳的配方，到下一块可能就失灵；它带来的提升很难在整片晶圆上做到均匀；而你对付的是一种你一转身它就要重新长出氧化物的化学反应。这是稳步、点滴的进展，而不是一个已被解决的问题。