Ponekad se novi kubiti ili novi načini rada otkriju sretnim slučajem, ali ovaj je nastao smišljeno, u laboratoriju profesora Andree Morella sa Sveučilišta Novog Južnog Walesa. Australci su prethodno već prvi na svijetu pokazali da se spin elektrona i nuklearni spin jednog atoma fosfora u siliciju može koristiti kao kubit.

Demonstracija ideje

Prije nekoliko godina tim profesora Morella shvatio je kako bi definiranje kubita kao kombinirane orijentacije gore-dolje/dolje-gore elektrona i jezgre atoma omogućilo upravljanje takvim kubitom pomoću električnih polja. Tu su vizionarsku ideju sad demonstrirali u eksperimentu, opisanom u časopisu Science Advances.  

Novi kubit nazvali su "flip-flop" jer se sastoji od dva spina koji pripadaju istom atomu, od elektrona i nuklearnog spina, uz uvjet da uvijek pokazuju u suprotnim smjerovima. Na primjer, ako je stanje 0 elektron dolje/jezgra gore, a 1 stanje je elektron gore/jezgra dolje, promjena od 0 do 1 znači da se elektron okrene i jezgra spusti dolje, objašnjavaju istraživači. 

Pomicanje elektrona

Teorija je predviđala da se pomicanjem elektrona u odnosu na jezgru mogu programirati proizvoljna kvantna stanja flip-flop kubita, a eksperiment je to potvrdio sa savršenom točnošću. Uz to, umjesto da se čip ozračuje oscilirajućim magnetskim poljem, pomicanje elektrona postiže se jednostavno, primjenom napona na malu metalnu elektrodu. 

"Ta metoda nalikuje vrsti električnog signala koji se usmjerava unutar konvencionalnih silicijskih računalnih čipova, kakve svakodnevno koristimo u svojim računalima i pametnim telefonima", kažu australski istraživači.

Električni dipol

Električnu kontrolu 'flip-flop' kubita istiskivanjem elektrona iz jezgre prati vrlo važna nuspojava. Kada se negativni naboj (elektron) pomakne od pozitivnog naboja (jezgre), formira se električni dipol. Postavljanjem dvaju ili više električnih dipola jednog blizu drugog stvara se jaka električna sprega koja može posredovati u kvantnim logičkim operacijama s više kubita, potrebnim za izvođenje korisnih kvantnih izračuna.

Električni dipoli ne moraju se pritom međusobno doticati jer jedan na drugog utječu iz daljine. Teorija australskih istraživača ukazuje da je 200 nanometara optimalna udaljenost za brze i visokovjerne kvantne operacije. To je dovoljno daleko da omogući umetanje različitih uređaja za kontrolu i očitavanje između kubita, čineći procesor lakšim za povezivanje i rad.