Simpelt er smukt i kvanteberegning

Kvanteberegning kunne løse problemer, der er umulige for nutidens supercomputere. Udfordringen for denne nye form for databehandling er at behandle de kvantebits (qubits), der repræsenterer data. En qubit kan laves ved at styre orienteringen af ​​en elektrons spin på et defektsted i diamant. For at løse et problem, en kvantecomputer bruger logiske porte til at koble flere qubits og udlæse ny information. Forskere designede en ny protokol, der kan bruges til at udvikle hurtigt, robuste logiske porte til qubits. De simple porte omorienterer elektronspin på defekte steder i diamant. Denne nye opdagelse ville muliggøre hurtigere og mere effektiv manipulation af elektronspin eller qubits.

Forskere udøver en ny form for hurtig geometrisk kontrol på elektronens spin-orientering. Dette muliggør hurtigere og færre porte for at opnå den samme operation på qubit som konventionelle teknikker, dermed lette udviklingen af ​​fremtidige kvantecomputere. Som en ekstra bonus, de nye porte er også mindre følsomme over for støj end nutidens drift (specifikt, sekventiel, multi-puls operationer). Støj kan ødelægge kvanteinformation. Styring af qubits har potentialet til at bringe os tættere på praktiske kvantecomputere. Det kunne fremme vores evne til at udvikle kvantelogik med høj kvalitet.

Klassiske computere er talknandemaskiner, udfører grundlæggende aritmetiske operationer på tal. På computersprog, disse tal er udtrykt i binære talenheder af nuller og enere, også kaldet bits. Hver bit, derfor, gemmer det mindste stykke information og kan acceptere en værdi på enten 1 eller 0. I lighed med klassiske computere, kvantecomputere er designet til at fungere på kvantebits. En ekstraordinær egenskab ved qubits er, at de kan have enhver værdi lig med eller mellem -1 og +1, indtil vi måler dem. Som på en klassisk computer, de indledende tilstande af qubits skal forberedes før kvantedatabehandling eller datalagring.

Diamant er et meget lovende materiale til kvanteinformationsbehandling. I diamant, et nitrogenatom kan erstatte et carbonatom. Når nitrogenet er ved siden af ​​et manglende kulstofatom i det krystallinske gitter, dette kaldes en nitrogen-tomgangsdefekt. Udover at have ansvar, denne urenhed besidder en egenskab kendt som spin, der kan bruges til at lagre kvanteinformation. Dens spin kan initialiseres, manipuleret, og "læse op" med en laser ved stuetemperatur, i modsætning til andre kvantecomputerarkitekturer, der kræver lave temperaturer. Denne enkelte urenhed kan udsende én foton ad gangen. En foton kan bære en qubit information. Forskere opdagede en simpel metode til at forberede og manipulere kvantetilstanden af ​​et nitrogen-fritidscenter, der fungerer som en qubit. Gates bruges til at forberede og manipulere de elektroniske overgange af qubits. En geometrisk port er afhængig af evolutionen eller den geometriske bane af spindet i stedet for energiforskelle involveret i de porte, der bruges i traditionelle computere. Denne særlige geometriske gate bruger en enkelt laserpuls til at sende elektronspin gennem en højhastighedscyklus. Cyklusens geometri styres af den enkelte laserimpuls og bestemmer de endelige portoperationer og elektroniske overgange. Yderligere, omhyggelig kontrol af pulsenergien forbedrede den elektroniske overgangs pålidelighed betydeligt sammenlignet med traditionelle multi-puls teknikker, forenkling af vejen til praktiske kvanteteknologier.