A dél-koreai Alaptudományok Intézete és az IBM fizikusai adott felületen lévő egyedi atomokkal végeztek kvantumszámításokat. Most került sor először rá, tehát valóban úttörő megoldásról beszélhetünk.

A technika lényege, hogy pásztázó alagútmikroszkóp (STM) csúcsából érkező mikrohullámú jelek sugárzásával szabályozza a titánatomokat. A módszer aligha fog rivalizálni a Google és az IBM, valamint egy csomó startup által is alkalmazott, vezető kvantumszámítási lehetőséggel, ugyanakkor nagyon érdekes.

Kvantumtulajdonságok változatos vegyi elemekben, molekulákban történő tanulmányozására viszont mindenképpen jó. Bizonyos szinten, a természetben bármi „kvantum”, és elvileg kvantumműveleteket képes kivitelezni. A problémás rész a kvantumállapotok, a qubitek izolálása a környezeti zavaró tényezőktől, és a vezérlésük ahhoz, hogy képesek legyenek ilyen műveletek kivitelezésére.

A kutatók a természet eredeti qubitjével, az elektron spinjével dolgoztak. Az elektronok apró iránytűkként működnek, forgási irányuk csak – a klasszikus bit két értékének, a 0-nak és 1-nek megfelelő – fel-lel és le-vel írhatók le. De mielőtt mérnénk: az elektron spin lehetséges köztes állapotok folytonosságában, szuperpozícióban létezhet. Kvantumszámításokhoz ez a kulcs.

A kutatók titánatomokat szórtak egy teljesen lapos, magnéziumoxidból álló felületre. Ezt követően, az atomi felbontású STM segítségével feltérképezték az atomok helyzetét. A titánatomokat az STM hegyével mozgatták, hármat háromszögbe rendeztek közülük.

Az STM csúcsáról küldött mikrohullámú jelekkel az egyik titánatomban irányítani tudták az egyedi elektron spinjét. A mikrohullámok frekvenciájának megfelelő hangolásával annak spinje is kölcsönhatásba léphet a másik két titánatom spinjével. Valahogy úgy, ahogy több iránytű is hat egymásra mágneses terükön keresztül. Ezzel pedig egyszerű, két qubites kvantumműveletet végeztek el. Az egész nanomásodpercekig tartott, sokkal gyorsabb volt, mint minden más qubit-típussal.

A kutatók elmondták, hogy a technológia viszonylag simán bővíthető száz qubitig, afelett viszont már sokkal több nehézséggel szembesülnének.