Ett team av forskare baserade vid London Centre for Nanotechnology och National High Magnetic Field Lab (NHMFL) i Florida har upptäckt ett nytt och mer effektivt sätt att koda kvantinformation inom kisel.

Trots att det är kompatibelt med silikonchipsen runt omkring oss, det kemiska elementet vismut har hittills förbisetts till förmån för fosforatomer i kapplöpningen mot kvantteknologier. Detta beror på att dagens mikroelektronik använder fosfor löst i kisel.

Dock, forskarna har nu funnit att vismutatomer presterar bättre än fosforatomer. Vismut är den tyngsta stabila atomen och har ett motsvarande stort kärnsnurr. Dess kvantspinn är som en liten kompassnål som kan existera i ett av tio tillstånd som motsvarar olika lutningar (se bilden nedan) istället för de två riktningarna som är tillgängliga för en fosforkärna. Detta gör att vismutkärnor kan lagra mycket mer kvantinformation än fosforkärnor.

Forskningen, som beskrivs i journalen Naturmaterial och i en kommande artikel i Fysiska granskningsbrev , avslöjar vismutatomernas potential för att bygga en kvantdator.

Observationerna leder till förslaget om ett "drömlag" som använder både vismut- och fosforatomer i kisel. Eftersom de är olika, de kan manipuleras oberoende. Vismut skulle lagra kvantinformation medan fosfor styr informationsflödet.

Huvudförfattaren Dr Gavin Morley vid London Centre for Nanotechnology sa:"De experimentella hinder vi har övervunnit i vår forskning inkluderar användning av vismut i kisel för beredningen, kontroll och lagring av kvantinformation. I det här fallet är större bättre eftersom den större kärnan av vismut ger mer utrymme för att lagra kvantinformation."

Medförfattaren Marshall Stoneham sa:"Om en kvantdator kunde byggas, det skulle kunna lösa några problem som länge har ansetts som omöjliga. Att ha en typ av atom för att lagra kvantinformation i kisel, och en annan typ för att kontrollera det är som att ta med en andra person i en enmanskonversation:mycket mer intressant!”