Liệu bóng bán dẫn siêu dẫn có giúp ích cho máy tính lượng tử?

Bất chấp tất cả những lời hứa hào nhoáng về máy tính lượng tử, thật khó để lập luận rằng các máy tính lượng tử ngày nay có thể so sánh được với tính thực tế thuần túy của máy tính cổ điển, đặc biệt là khi các qubit cần được bao bọc ở nhiệt độ cực thấp bên trong một bình ổn nhiệt (cryostat). Điều này trở nên tồi tệ hơn bởi vấn đề là các bóng bán dẫn thông thường không thực sự hoạt động tốt ở cùng mức nhiệt độ cực thấp này, tạo ra một vấn đề giao tiếp khó khăn cho các thiết bị điện tử điều khiển.

Giờ đây, một ý tưởng mới ở đây là tạo ra các bóng bán dẫn siêu dẫn sẽ hoạt động tốt ở nhiệt độ gần độ không tuyệt đối. Trong một bài báo trên IEEE Spectrum, công ty khởi nghiệp này – được gọi là S-Transistors – và khái niệm của họ đã được đề cập.

Bằng cách có thể đặt các mạch điều khiển bên trong cùng một bình ổn nhiệt, người ta có thể bỏ qua mớ hỗn độn dây dẫn phải xuyên qua nó, và cùng với đó là một điểm lỗi chính. Giải pháp đề xuất của họ sử dụng cùng các mối nối Josephson (JJs) vốn cũng được sử dụng cho các qubit, sử dụng một dòng điện đủ cao để tạm thời làm cho nó mất tính siêu dẫn, tạo ra một xung điện áp có thể phát hiện được.

Ngoài ra, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường dựa trên JJ (JJFETs) cũng được sử dụng, với bài báo năm 2025 này của [Yusheng Xiong] và các cộng sự trình bày chi tiết về các cấu trúc này. Tại đây, S-Transistors tuyên bố rằng họ hiện đã có thể sản xuất JJFET ở quy mô lớn, đây sẽ là một bước đột phá lớn khác có thể đưa máy tính lượng tử đến gần hơn một chút.

Họ sẽ cạnh tranh với CMOS nhiệt độ thấp (Cry-CMOS), vốn có thể sử dụng các dây chuyền sản xuất bán dẫn tiêu chuẩn để tạo ra các mạch có thể chịu được nhiệt độ cực thấp, mặc dù không hoàn toàn ở mức gần 0 K như các bóng bán dẫn siêu dẫn và JJFET này có thể làm được.