量子计算是一项极其复杂的技术，其发展面临诸多技术障碍。其中两个关键挑战在于微型化和量子比特质量。某机构计划在2023年前实现1121量子比特处理器，但现有方案需要边长50毫米甚至更大的芯片或多芯片模块，这促使研究者寻求更优的可扩展路径。
麻省理工学院团队通过使用二维材料，在缩小量子比特体积的同时降低了相邻量子比特间的干扰。该技术使得单个器件可集成的超导量子比特数量提升100倍。研究负责人表示：“我们同时解决了量子比特微型化和质量两大难题。与传统晶体管不同，量子比特不仅需要数量，还必须保持高性能。”
这项突破的核心在于采用二维绝缘体六方氮化硼（hBN）作为电容介质。研究人员将原子级厚度的hBN薄层夹在二维超导材料二硒化铌之间，构成三明治结构的电容。与传统横向排列的共面电容（100×100微米）相比，这种垂直结构能将90%电场限制在夹层内，从而：
- 电容面积大幅缩小
- 表面氧化对性能影响显著降低
- 相邻量子比特串扰有效减少
实验表明，该结构在暴露大气环境后仍保持稳定性能。主要挑战在于晶圆级hBN和二硒化铌的生长与堆叠技术。该研究为其他混合二维材料在超导电路中的应用提供了技术路线。