Quantum computing kan lösa problem som är omöjliga för dagens superdatorer. Utmaningen för den nya beräkningsformen är att bearbeta kvantbitarna (qubits) som representerar data. En qubit kan göras genom att styra orienteringen av en elektronns snurr på en defekt plats i diamant. Att lösa ett problem, en kvantdator använder logiska grindar för att koppla ihop flera qubits och mata ut ny information. Forskare utformade ett nytt protokoll som kan användas för att utveckla snabbt, robusta logikportar för qubits. De enkla grindarna omorienterar elektronspinn på defektplatser i diamant. Denna nya upptäckt skulle möjliggöra snabbare och effektivare manipulation av elektronspinn eller qubits.

Forskare utövar en ny form av snabb geometrisk kontroll på elektronens rotationsorientering. Detta gör det möjligt för snabbare och färre portar att uppnå samma operation på qubit som konventionella tekniker, vilket underlättar utvecklingen av framtida kvantdatorer. Som en extra bonus, de nya portarna är också mindre känsliga för buller än dagens verksamhet (specifikt, sekventiell, flerpulsoperationer). Buller kan förstöra kvantinformation. Att styra qubits har potential att föra oss närmare praktiska kvantdatorer. Det kan främja vår förmåga att utveckla högkvalitativ kvantlogik.

Klassiska datorer är nummerkrossmaskiner, utför grundläggande aritmetiska operationer på tal. På datorspråk, dessa siffror uttrycks i binära tal för nollor och enor, kallas också bitar. Varje bit, därför, lagrar den minsta informationen och kan acceptera värdet antingen 1 eller 0. Liknande klassiska datorer, kvantdatorer är utformade för att fungera på kvantbitar. En extraordinär egenskap hos qubits är att de kan ha valfritt värde lika med eller mellan -1 och +1, tills vi mäter dem. Som i en klassisk dator, de ursprungliga tillstånden för qubits måste förberedas innan kvantdatabearbetning eller datalagring.

Diamond är ett mycket lovande material för kvantinformationsbehandling. I diamant, en kväveatom kan ersätta en kolatom. När kvävet ligger bredvid en saknad kolatom i det kristallina gallret, detta kallas en kväve-vakansdefekt. Förutom att ha avgift, denna orenhet har en egenskap som kallas spin som kan användas för att lagra kvantinformation. Dess snurr kan initieras, manipulerad, och "läsa upp" med en laser vid rumstemperatur, till skillnad från andra kvantberäkningsarkitekturer som kräver låga temperaturer. Denna enda orenhet kan avge en foton i taget. En foton kan bära en kvbit information. Forskare upptäckte en enkel metod för att förbereda och manipulera kvanttillståndet i ett kvävevakanscenter som fungerar som en qubit. Gates används för att förbereda och manipulera de elektroniska övergångarna av qubits. En geometrisk grind förlitar sig på spinnets evolution eller geometriska väg istället för energiskillnader som ingår i portarna som används i traditionella datorer. Denna speciella geometriska grind använder en enda laserpuls för att skicka elektronspinnet genom en höghastighetscykel. Cykelns geometri styrs av den enda laserpulsen och bestämmer de sista grindoperationerna och elektroniska övergångarna. Ytterligare, noggrann kontroll av pulsenergin förbättrade signifikant trovärdigheten för den elektroniska övergången jämfört med traditionella flerpulstekniker, förenkla vägen till praktisk kvantteknik.