У своїй роботі дослідники використовували архітектуру квантового комп’ютера, засновану на заряджених частинках — іонах, утримуваних в просторі за допомогою електромагнітних полів. У такій системі кубіти-квантові біти інформації-представлені у формі стабільних електронних станів кожного іона. Щоб квантовий комп’ютер мав прикладну цінність, потрібно володіти можливістю квантово заплутати-тобто зв’язати в загальну систему-кілька кубітів. І для цього, як правило, використовують лазер.
Автори нового дослідження показали, що без цього складного і дорогого інструменту можна обійтися, якщо для управління квантовими станами кубітів застосувати магнітні поля особливої структури. Запропонований ними метод заснований на осцилюючому градієнті радіочастотного магнітного поля в поєднанні з мікрохвильовими магнітними полями, тобто на сумі полів різних частотних діапазонів.
Використовувати магнітні поля для контролю кубітів дешевше і практичніше, ніж лазери, проте до цих пір цей метод поступався лазерному по надійності. Автори роботи показали, що їх підхід дозволяє отримати рівень достовірності не нижче 68% при квантовому заплутуванні двох кубітів — тієї ж позначки раніше досягли лазерні методи.
Мікрохвильові технології для управління лазерами дозволять зробити іонні квантові комп’ютери більш масштабованими: оскільки новий спосіб може одночасно квантово заплутувати різні пари іонів без підвищення складності, він має потенціал в реалізації великомасштабних квантових процесорів такого типу. Дослідники також показали, що їх метод стійкий до декогеренції-процесу втрати записаної інформації.
Автори роботи вважають, що в поєднанні з малопотужним світлом, що подається через інтегровану в іонну пастку фотонікою, і вбудованими детекторами для зчитування кубітів їх технологія дозволить створити високоточні і повністю інтегровані в чіп квантові комп’ютери.
