Diode siêu dẫn xoắn đạt hiệu suất 27,6%, mức mà các mô phỏng cho thấy phù hợp với qubit

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Florida, Đại học Quốc gia Thành Công ở Đài Loan, Viện Hàn lâm Khoa học Slovakia và Đại học Bang New York tại Buffalo đã mô tả một diode siêu dẫn làm từ NbSe2 xoắn, hướng tới các mạch lượng tử siêu dẫn ít nhiễu hơn. Bài báo của Han Zhong, Denis Kochan, Igor Žutić và Yingying Wu được đăng trên Nature Communications vào ngày 10 tháng 10 năm 2026. Trang của tạp chí mô tả đây là nghiên cứu đã qua bình duyệt và được chấp nhận, được công bố sớm: phiên bản truy cập mở có thể được trích dẫn, nhưng vẫn có thể được chỉnh sửa trước khi phiên bản chính thức cuối cùng (Version of Record) thay thế nó.

Vấn đề mà nhóm giải quyết là tín hiệu trong các mạch siêu dẫn có thể truyền theo cả hai chiều. Theo các tác giả, điều này cho phép các phản xạ và tác động ngược mang nhiễu từ môi trường xung quanh quay trở lại các phần kết hợp của mạch, làm giảm độ trung thực. Diode siêu dẫn có tính phi tương hỗ, nghĩa là nó xử lý hai chiều theo cách khác nhau, vì vậy nó mang lại một cách để triệt tiêu sự tán xạ ngược như vậy ngay bên trong chính mạch. Tuy nhiên, các tác giả lưu ý rằng hiệu suất của các diode này và việc tích hợp chúng vào phần cứng lượng tử cho đến nay vẫn còn hạn chế.

Trong thí nghiệm, nhóm đã chế tạo diode từ NbSe2 và vận hành nó trong từ trường đặt cả trong mặt phẳng của linh kiện lẫn vuông góc với mặt phẳng đó. Theo phần tóm tắt, chỉ cần một góc xoắn 1° đã nâng hiệu suất diode lên 27,6%, cao hơn so với các linh kiện nguyên bản không có góc xoắn.

Con số này còn kém xa mức lý tưởng 100%. Các tác giả lập luận rằng đây không phải là nhược điểm: các mô phỏng lượng tử của họ cho thấy một hiệu suất trong khoảng trung gian này vừa khả thi để đạt được trong phòng thí nghiệm, vừa là lựa chọn tốt nhất để giữ nguyên tính phi điều hòa của qubit và ổn định các hệ hai mức. Nói cách khác, bài báo cho rằng mức chỉnh lưu mạnh nhất có thể, tức hiệu ứng một chiều của diode, không tự động phục vụ thông tin lượng tử tốt nhất.

Các tác giả trình bày đây là một nguyên tắc thiết kế mới cho các tính chất cơ bản của chất siêu dẫn xoắn, với mục tiêu là các mạch lượng tử công suất thấp, độ trung thực cao. Các nhà tài trợ được liệt kê trong bài báo gồm Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Viện Hàn lâm Khoa học Slovakia, Cơ quan Nghiên cứu và Phát triển Slovakia và Hội đồng Khoa học và Công nghệ Quốc gia Đài Loan. Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.