A Purdue Egyetem kutatóinak egy félvezető belsejében összepréselve sikerült több, néhány tucat elektronból álló elektroncsoportot összeterelniük. Ezeket a szakzsargon kvantum pontoknak hívja, és általuk egy újfajta, ultra kis méretű tranzisztor valósult meg, ami a hagyományos tranzisztoroknál jóval kisebb és persze gyorsabb.

A kvantum számítógépek bitjei, vagyis a qubiteknél az elektronok spin állapotai felelnek a bináris rendszer 0 és 1 értékeinek. Ezek a spin állapotok jobbra, vagy balra forgásból állnak. Mivel rendkívül kis méretekről van szó, ezek az állapotok elég furcsa tulajdonságokkal egészülnek ki. Ennek megfelelően a 0 és 1 állapotokon kívül egy harmadik is lehetséges, amelyet mindkettő, vagyis a zéró és az egy szuperpozíciójának neveznek.

"Egy elektron időnként például akár részecskeként vagy hullámként is tud viselkedni, sőt, akár furcsamód egyszerre a két tulajdonságot is mutathatja." - mondta el a Duke Egyetem fizikus professzora, Albert Chang. "A fizikusoknak új szavakra, és nyelvi koncepciókra van szükségük ahhoz, hogy egyátalán le tudják írni ezeket a viselkedéseket."

Ez a szuperpozíciós állapot ugyanakkor plusz számítási teljesítményt is jelent, ami nagyságrendekkel a jelenlegi gépek fölé helyezi teljesítményben a kvantumszámítógépeket. Az összekötött kvantum pontok pedig egy lépéssel közelebb viszek ennek a megvalósulásához. "Ez rendkívül nagy jelentőségű dolog a kvantum számítástechnikában. Úgy hisszük, hogy ez a felfedezés rengeteg kvantum pont összekötését teszi majd lehetővé, hogy azok csoportokban dolgozva a számítógép agyát, vagy a memóriáját alkossák." tette hozzá Chang.

A fizikusok már régóta küzdenek vele, hogy az elektronok spin tulajdonságát felhasználják a memóriagyártásban. "Az elektronok spinje egyfajta sorrendet is meghatároz, amelybe az elektronoknak rendeződniük kell egymás társaságában. Ha két elektron osztozik egy helyen, azok csak ellentétes spinű elektronok lehetnek. Az egyik "felső" spin állásban, a másik "alsó" spin állásban." - magyarázta Chang.

40-60 ilyen elektronpár egy gallium arzenid és alumínium gallium arzenid félvezetőben való összegyűjtése után Chang, és a többi kutató - Jeng-Chung Chen és Michael Melloch - hozzáadtak egyetlen, pár nélküli elektront a csoporthoz. Az extra elektron egy összesített spin értékkel látta el a kvantum pontot (amelyet az elektronpárok sokasága alkot), mondta el Chen, a Tokiói egyetem professzora. A csapat egy második kvantum pontot is létrehozott, közel azonos "összesített" spinnel (amit a plusz elektron határoz meg).

"Ezeket egymástól elválasztva, a két összesített spin nem keres párt magának. Azonban speciális módon "tuningolva" a két kvantum pontot, hasonló spin értékük ellenére a két pár nélküli elektronjuk összekapcsolodótt." Ez az "összeállás" (entanglement) jó dolog, magyarázta Chang. "Az összeállás kulcsfontosságú tulajdonság, amely végülis a kvantumszámítógép erejét fogja majd adni. "Mivel mindegyik rendszer ilyen fent-lent állapotok keverékéből áll össze, olyan kapcsolókat is megalkothatunk, amelyek egyszerre mindkét állapotban vannak. Ez pedig valami olyasmi, amit a jelenlegi számítógépek komponensei nem tudnak."

"A mi felfedezésünk, vagyis a kvantum pontok "tuningolhatósága" az egyik fontos alapja lesz a jövő kvantumszámítógépeinek." tette hozzá Melloch, a Purdue Egyetem fizika-professzora. Ezekről a kutatási eredményekről a Physical Review Letters nevű folyóiratban számoltak be.