Qubit är byggstenen för kvantberäkning, analog med biten i klassiska datorer. För att utföra felfria beräkningar, framtidens kvantdatorer kommer sannolikt att behöva minst miljoner qubits. Den senaste studien, publicerad i tidningen PRX Quantum , föreslår att dessa datorer kan tillverkas med kiselchips av industriell kvalitet med hjälp av befintliga tillverkningsprocesser, istället för att anta nya tillverkningsprocesser eller till och med nyupptäckta partiklar.

För studien, forskare kunde isolera och mäta kvanttillståndet för en enda elektron (qubit) i en kiseltransistor tillverkad med en CMOS -teknik som liknar den som används för att göra chips i datorprocessorer.

Vidare, elektronens snurr befanns förbli stabilt under en period av upp till nio sekunder. Nästa steg är att använda en liknande tillverkningsteknik för att visa hur en rad qubits kan interagera för att utföra kvantlogikoperationer.

Professor John Morton (London Center for Nanotechnology vid UCL), medgrundare av Quantum Motion, sa:"Vi hackar processen för att skapa qubits, så samma typ av teknik som gör chipet i en smartphone kan användas för att bygga kvantdatorer.

"Det har tagit 70 år för transistorutveckling att nå dit vi är idag inom datorer och vi kan inte spendera ytterligare 70 år på att försöka hitta nya tillverkningsprocesser för att bygga kvantdatorer. Vi behöver miljontals qubits och en ultrakalierbar arkitektur för att bygga dem, vår upptäckt ger oss en plan för att genväga vägen till kvantchipproduktion i industriell skala. "

Experimenten utfördes av Ph.D. student Virginia Ciriano Tejel (London Center for Nanotechnology vid UCL) och kollegor som arbetar i ett lågtemperaturlaboratorium. Under operationen, chipsen förvaras i kylskåp, kyls till en bråkdel av en grad över absolut noll (-273 grader Celsius).

Ciriano Tejel sa:"Varje fysikstudent lär sig i läroböcker att elektroner beter sig som små magneter med konstiga kvantegenskaper, men ingenting förbereder dig för känslan av förundran i labbet, att kunna se denna "snurr" av en enda elektron med dina egna ögon, ibland pekar upp, ibland ner. Det är spännande att vara en forskare som försöker förstå världen och samtidigt vara en del av utvecklingen av kvantdatorer. "

En kvantdator utnyttjar fysikaliska lagar som normalt bara ses på atom- och subatomär nivå (t.ex. att partiklar kan vara på två ställen samtidigt). Kvantdatorer kan vara kraftfullare än dagens superdatorer och kunna utföra komplexa beräkningar som annars är praktiskt taget omöjliga.

Även om tillämpningen av kvantberäkning skiljer sig från traditionella datorer, de kommer att göra det möjligt för oss att vara mer exakta och snabbare på oerhört utmanande områden som läkemedelsutveckling och klimatförändringar, liksom mer vardagliga problem som har ett stort antal variabler - precis som i naturen - som transport och logistik.