A computação quântica poderia resolver problemas impossíveis para os supercomputadores de hoje. O desafio dessa nova forma de computação é processar os bits quânticos (qubits) que representam os dados. Um qubit pode ser feito controlando a orientação do spin de um elétron em um local de defeito no diamante. Para resolver um problema, um computador quântico usa portas lógicas para acoplar múltiplos qubits e produzir novas informações. Os cientistas desenvolveram um novo protocolo que pode ser usado para desenvolver rapidamente, portas lógicas robustas para qubits. As portas simples reorientam o spin do elétron em locais com defeitos no diamante. Esta nova descoberta permitiria uma manipulação mais rápida e eficiente dos spins ou qubits do elétron.

Os pesquisadores exercem uma nova forma de controle geométrico rápido na orientação do spin do elétron. Isso permite que gates mais rápidos e menos para alcançar a mesma operação no qubit que as técnicas convencionais, facilitando assim o desenvolvimento de futuros computadores quânticos. Como um bônus adicional, os novos portões também são menos sensíveis ao ruído do que as operações de hoje (especificamente, sequencial, operações multipulso). O ruído pode destruir informações quânticas. O controle de qubits tem o potencial de nos aproximar de computadores quânticos práticos. Isso pode aumentar nossa capacidade de desenvolver lógica quântica de alta fidelidade.

Computadores clássicos são máquinas de processamento de números, realizar operações aritméticas básicas em números. Em linguagem de computador, esses números são expressos em unidades numéricas binárias de zeros e uns, também chamados de bits. Cada bit, Portanto, armazena a menor informação e pode aceitar um valor de 1 ou 0. Semelhante aos computadores clássicos, os computadores quânticos são projetados para operar em bits quânticos. Uma propriedade extraordinária dos qubits é que eles podem ter qualquer valor igual ou entre -1 e +1, até que os medamos. Como em um computador clássico, os estados iniciais dos qubits precisam ser preparados antes do processamento de dados quânticos ou armazenamento de dados.

O diamante é um material muito promissor para o processamento de informações quânticas. Em diamante, um átomo de nitrogênio pode substituir um átomo de carbono. Quando o nitrogênio está próximo a um átomo de carbono ausente na rede cristalina, isso é chamado de defeito de vacância de nitrogênio. Além de possuir carga, essa impureza possui uma propriedade conhecida como spin, que pode ser usada para armazenar informações quânticas. Seu spin pode ser inicializado, manipulado, e "ler" com um laser à temperatura ambiente, ao contrário de outras arquiteturas de computação quântica que requerem baixas temperaturas. Essa única impureza pode emitir um fóton por vez. Um fóton pode carregar um qubit de informação. Os pesquisadores descobriram um método simples para preparar e manipular o estado quântico de um centro vazio de nitrogênio atuando como um qubit. Os portões são usados ​​para preparar e manipular as transições eletrônicas dos qubits. Um portão geométrico depende da evolução ou do caminho geométrico do giro em vez de diferenças de energia envolvidas nos portões usados ​​em computadores tradicionais. Esta porta geométrica particular utiliza um único pulso de laser para enviar o spin do elétron através de um ciclo de alta velocidade. A geometria do ciclo é controlada por um único pulso de laser e determina as operações finais da porta e as transições eletrônicas. Avançar, o controle cuidadoso da energia de pulso melhorou significativamente a fidelidade da transição eletrônica em comparação com as técnicas tradicionais de multipulso, simplificando o caminho para tecnologias quânticas práticas.