در حال حاضر، اعتقاد بر این است که مدارهای ابررسانا یکی از امیدوارکننده‌ترین نامزدها برای ذخیره‌سازی اطلاعات در رایانه‌های کوانتومی آینده هستند. این مدارهای ابررسانا ممکن است توانایی پردازش فوق العاده زیاد برای حل مسائل پیچیده ای که برای محاسبه در سیستم‌های کامپیوتری امروزی بسیار زمان‌بر هستند را داشته باشند.
یک روش متداول برای ساخت مدارات کوانتومی ابررسانا جفت کردن آنها با یک موجبر همسطح ابررسانا[1] (CPW) است. با این حال، استفاده از یک هندسه کاملاً مسطح، محدودهایی را در ساخت ادوات پیچیده برای ما ایجاد می‌کند، زیرا نمی‌توانیم سیم‌ها را در دو بعد از روی یکدیگر عبور دهیم. همچنین، هندسه موجبر همسطح مورد استفاده در مدارات کوانتومی به‌طور ایده‌آل به صورت متقارن ساخته می شوند و در آن سطوح زمین در دو طرف خط مرکزی با ولتاژ یکسان نگه داشته می‌شوند. زیرا عدم تقارن و ناپیوستگی در مدار مایکروویو می تواند منجر به تحریک مدهای انگلی شود[2]. این مدها می‌توانند به عناصر مدار مانند کیوبیت‌ها جفت شوند و منبعی برای اتلاف و ناهمدوسی[3] شوند. برای سرکوب این مدها و همچنین امکان سیم‌کشی پیچیده‌تر، به سیم‌کشی سه بعدی مانند پل‌های هوایی ابررسانا نیاز داریم.
محققان موسسه محاسبات کوانتومی[4] (IQC) یک فرآیند تک مرحله‌ای جدید را برای ساخت پل‌های کوچک بر روی ریزتراشه‌های مدارهای ابررسانا معرفی کرده‌اند که برای رایانه‌های کوانتومی آینده مبتنی بر ابررساناها ضروری است.
این ساختارهای پل کوچک که در شکل 1 مشاهده می شوند و با عنوان پل‌های هوایی (air bridges) شناخته می‌شوند، برای ایجاد طرح‌های پیچیده استفاده می‌شوند. آنها عبور از مناطق مختلف مدار را ممکن می‌کنند و باعث کاهش از دست رفتن اطلاعات در مدارهای ابررسانای موجود روی ریزتراشه‌ها می‌شوند.
شکل 1: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از پل‌های هوایی استفاده شده در مدارات کوانتومی ابررسانا.
نوح جانزن[1]، دانشجوی دکترای دپارتمان فیزیک و نجوم در IQC و نویسنده اصلی این مقاله، گفت: «روش جدید ما پل‌های هوایی قوی‌ای را با استفاده از تنها یک مرحله لیتوگرافی ایجاد می‌کند. با استفاده فرآیند تک مرحله ای، زمان، هزینه و مقدار مواد مورد نیاز برای ایجاد این سازه‌ها در مقایسه با فرآیندهای ساخت پل هوایی شناخته شده قبلی به طور قابل توجهی کاهش یافته و بهینه می‌شود.
پل های هوایی بسیار کوچک هستند. به طور مثال عرض پلی که در شکل 2 مشاهده می شود 6 میکرومتر، بیش از 10 برابر کوچکتر از یک تار مو است. به طور معمول طول این پل ها نیز بین 20 تا 100 میکرومتر (در بزرگترین آنها، به اندازه یک تار مو) خواهد بود. این پل‌ها با کاهش اثرات ناهمدوسی کوانتومی[2]، کیفیت دستگاه های ریزتراشه بهبود می‌بخشند.
شکل 2: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک پل هوایی آلومینیومی به طول 36 میکرومتر که با استفاده از فرآیند لیتوگرافی پرتو الکترونی تک مرحله‌ای ساخته شده است. این پل هوایی که از زاویه ای کج دیده می‌شود، یک موجبر همسطح روی یک تراشه ابررسانا را پوشانده است.
این تیم تحقیقاتی برای ایجاد پل‌های هوایی، یک پلیمر (فوتورزیست) را در بالای ریزتراشه قرار دادند، سپس با استفاده از یک پرتو متمرکز از الکترون‌ها از طریق فرآیندی به نام لیتوگرافی پرتو الکترونی، یک الگوی سه بعدی برای پل ایجاد کردند. سپس یک لایه نازک از آلومینیوم در بالای قالب پل قرار گرفت. در نهایت نیز قالب پلیمری برداشته شد و تنها پل آلومینیومی در هوا معلق ماند. طرح شماتیک مراحل ساخت در شکل 3 مشاهده می‌شود.
شکل 3: طرح شماتیک از مراحل ساخت پل هوایی معرفی شده.
پل‌های هوایی یکی از عناصر مهم برای بهبود کیفیت تراشه های ابررسانا هستند و همچنین فضای طراحی این تراشه‌ها را از دو بعد به سه بعد باز می‌کنند. طراحی و ساخت پل‌های هوایی، امکان ایجاد ریزتراشه‌ها و دستگاه‌های پیچیده‌تر را در اختیار محققان قرار می‌دهد.
