Máy tính có thể sử dụng các đặc tính “ma thuật” của cơ học lượng tử để giải quyết các vấn đề nhanh hơn công nghệ hiện tại có vẻ hấp dẫn, nhưng trước tiên chúng phải vượt qua một trở ngại lớn. Các nhà khoa học từ Nhật Bản có thể đã phát hiện ra giải pháp bằng cách chứng minh làm thế nào một vật liệu siêu dẫn, niobi nitrua, có thể được thêm vào dưới dạng một lớp tinh thể phẳng vào một chất nền bán dẫn nitrua. Kỹ thuật này có thể làm cho việc sản xuất qubit lượng tử có thể được sử dụng với các thiết bị máy tính thông thường trở nên đơn giản. 

Các kỹ thuật sản xuất bộ vi xử lý silicon thông thường đã phát triển qua nhiều thập kỷ và liên tục được cải tiến và nâng cao. Mặt khác, phần lớn các kiến ​​trúc điện toán lượng tử phải được tạo ra từ đầu. Tuy nhiên, việc khám phá ra một kỹ thuật tích hợp các đơn vị logic thông thường và lượng tử trên một con chip đơn lẻ, hoặc thậm chí bổ sung các khả năng lượng tử cho các dây chuyền chế tạo hiện có, có thể đẩy nhanh việc áp dụng các hệ thống mới này.

Gần đây, một nhóm các nhà khoa học từ Viện Khoa học Công nghiệp của Đại học Tokyo đã chứng minh làm thế nào các màng mỏng niobi nitrua (NbN x ) có thể phát triển trực tiếp trên lớp nhôm nitrua (AlN). Niobi nitrua có thể trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ lạnh hơn 16 độ C trên độ không tuyệt đối . Do đó, nó có thể được sử dụng để tạo ra một qubit siêu dẫn khi được sắp xếp trong một cấu trúc gọi là tiếp giáp Josephson.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu tác động của nhiệt độ lên cấu trúc tinh thể và tính chất điện của màng mỏng NbN x  phát triển trên đế mẫu AlN. Họ chỉ ra rằng khoảng cách giữa các nguyên tử trong hai vật liệu đủ tương thích để tạo ra các lớp phẳng.

Atsushi Kobayashi, tác giả đầu tiên và tương ứng cho biết: “Chúng tôi nhận thấy rằng do sự không khớp mạng tinh thể nhỏ giữa nhôm nitride và niobi nitride, nên một lớp kết tinh cao có thể phát triển tại giao diện.

Độ kết tinh của NbN x  được đặc trưng bằng nhiễu xạ tia X và cấu trúc liên kết bề mặt được chụp bằng kính hiển vi lực nguyên tử. Ngoài ra, thành phần hóa học đã được kiểm tra bằng quang phổ quang điện tử tia X. Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra cách sắp xếp các nguyên tử, hàm lượng nitơ và độ dẫn điện đều phụ thuộc vào các điều kiện sinh trưởng, đặc biệt là nhiệt độ.

Atsushi Kobayashi cho biết: “Sự giống nhau về cấu trúc giữa hai vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp chất siêu dẫn vào các thiết bị quang điện tử bán dẫn.

Ngoài ra, giao diện được xác định rõ ràng giữa chất nền AlN, có dải cấm rộng và NbN x , là chất siêu dẫn, rất cần thiết cho các thiết bị lượng tử trong tương lai, chẳng hạn như các mối nối Josephson. Các lớp siêu dẫn chỉ dày vài nanomet và có độ kết tinh cao có thể được sử dụng làm máy dò các photon hoặc electron đơn lẻ.