В качестве кубита специалисты из Университета Нового Южного Уэльса взяли сурьму, заменив им один из атомов кремния в микрочипе. Этот тяжелый атом был выбран из-за своего ядра, которое содержит восемь отдельных квантовых состояний, которые можно использовать для кодирования квантовых данных. Вдобавок у него есть электрон с двумя собственными квантовыми состояниями, так что в сумме получается 16 состояний. Для получения такого же результата из других материалов понадобилось бы четыре связанных кубита, пишет New Atlas.

Однако настоящий прорыв состоит в методе манипуляции данными в атоме, точнее, в четырех методах. Электроном можно управлять при помощи колебательного магнитного поля. Метод магнитного резонанса позволяет управлять спином ядра атома. Электрическое поле можно использовать для управления ядрами. Наконец, метод «кубита-перевертыша» дает возможность контролировать ядро и электрон в оппозиции друг к другу, при помощи  электрического поля.

По мнению авторов исследования, их метод сделает квантовые компьютеры «более плотными», то есть, можно будет уместить больше кубитов в меньшем пространстве.

«Мы инвестируем в технологию, которая сложнее, медленнее, но по ряду веских причин, и одна из них — крайняя плотность информации, которую она может обрабатывать, — сказала профессор Андреа Морелло, ведущий автор статьи. — Очень хорошо иметь 25 млн атомов в квадратном миллиметре, но придется контролировать каждый из них. Возможность выбора между управлением магнитным полем, электрическим или их сочетаниями дает нам много путей масштабирования системы».

В дальнейшем ученые планируют использовать атомы, чтобы кодировать логические кубиты. Таким образом, они рассчитывают приблизить реализацию функциональных квантовых компьютеров.

Одна из программ Минобороны США — ONISQ («Оптимизация с шумными квантовыми устройствами среднего масштаба») — доложила в конце прошлого года о крупном прорыве в области квантовых вычислений. Она разработала первую в мире квантовую схему с логическими кубитами.