Теория неравновесного вакуума для сверхпроводниковых квантовых платформ на основе α-тантала с нитридным буфером: масштабирование и ошибки вентилей
Юрий алешин
Abstract
В работе представлен последовательный теоретический формализм, описывающий квантовые микроволновые резонаторы и многокубитные системы как открытые динамические структуры, взаимодействующие с локальным спектром возбуждений физического вакуума. В рамках Теории Неравновесного Вакуума (ТНВ) построена обобщённая модель потерь, учитывающая как бозонные (двухуровневые системы, TLS), так и фермионные (квазичастичные) каналы диссипации. Показано, что переход к сверхпроводящей платформе на основе α-фазы тантала (α-Ta) с буферным слоем нитрида тантала (TaN) обеспечивает экспоненциальное подавление недиагональных (кросс-) членов матрицы затухания за счёт упорядоченной кристаллической структуры и щелевого фильтра на гетеропереходе. Получена диагонально-доминантная форма тензора поляризации, что исключает квадратичный рост коллективной декогеренции с числом кубитов и позволяет масштабировать системы до $N \sim 10^3$ при сохранении времени когерентности $T_2 > 100$ мкс. Оценки ошибок двухкубитных вентилей (CNOT/CZ) дают значения $\lesssim 10^{-4}$, что существенно ниже порога поверхностных кодов. Разработанный математический аппарат верифицирован экспериментальными данными (добротность резонаторов $Q > 10^7$, опубликованная в Applied Physics Reviews, 2026) и дополнен сравнительным анализом альтернативных сверхпроводящих материалов.