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超导量子比特是实现实用量子计算机最有前景的平台之一。构建量子处理器的关键要素是非线性元件，在超导电路中通常通过在两片铝电极之间夹入氧化铝层形成约瑟夫森结来实现。然而这种结构存在三大制约可扩展性的局限：铝材料的超导能隙较小，需毫开尔文级低温运行；材料界面导致能量耗散；三明治结构会引入高频应用中的寄生电容。该工作通过基于超导体-绝缘体转变的新型超导弱连接结构，首次同时解决了这三大问题。研究团队采用氮化铌单层薄膜，利用原子层沉积和原子层刻蚀技术局部减薄薄膜厚度，通过厚度驱动的超导-绝缘体相变形成弱连接结构。基于此研制的平面型Transmon量子比特“Planaron”实测非线性参数达235MHz（当前线宽为15MHz）。氮化铌的高超导能隙为未来器件在更高温度下运行提供了可能，全平面几何结构则彻底消除了多余的材料界面和寄生电容。该研究还发现，对超导-绝缘体转变临界区域微小材料斑块的研究，可为理解相变本质（包括耗散机制和有限尺寸效应）提供新视角。