Cho tới nay, mới có một số lượng nhỏ các thiết bị riêng lẻ như bộ xử lí lượng tử trực tuyến của IBM để chạy các tập hợp nhỏ các thuật toán đơn giản hay các cụm máy tính lượng tử đơn giản có thể được sử dụng để xử lí các tập hợp phương trình rất lớn nhưng mỗi tập hợp không phức tạp mà không có hệ thống nào đa máy tính lượng tử đầy đủ chức năng.

Nhà nghiên cứu của phòng thí nghiệm Sandia Ryan Camacho cho biết: “Người ta đã xây dựng các cỗ máy tính lượng tử nhỏ. Có lẽ cỗ máy hữu ích đầu tiên sẽ không phải chỉ là một chiếc máy tính lượng tử khổng lồ duy nhất mà là một cụm kết nối của các máy tính nhỏ”.

Theo hướng đó, công trình hợp tác giữa Harvard và Sandia nhắm mục tiêu tạo ra một phương pháp để phân bố thông tin lượng tử trên một chiếc cầu, hay chính xác hơn là trên một mạng mà cho phép tất cả các nguyên tử trong hệ thống hành xử như thể chúng là một nguyên tử duy nhất.

Họ bắt đầu bằng cách sử dụng một thiết bị cấy ion chùm hội tụ để thay thế một nguyên tử cacbon trong chất nền kim cương bằng một nguyên tử silic lớn hơn. Khi nguyên tử silic được đặt vào vị trí, nó sẽ lấn hoàn toàn các nguyên tử cacbon lân cận, khiến nó trở thành đệm.

Nhờ bộ đệm này, vật liệu hữu ích vì 2 lí do. Thứ nhất, khoảng trống đóng vai trò là một chất cách với dòng điện có thể được cho chạy qua chất nền kim cương. Và thứ 2 là phòng thí nghiệm Sandia cho rằng các nguyên tử silic được nhúng hành xử như thể chúng lơ lửng trong một chất khí (mặc dù chúng đang ở trong chất nền kim cương rắn), do đó, phản hồi của các electron của chúng với kích thích lượng tử không bị làm phiền bởi các tương tác không mong muốn với vật chất khác”.

Không giống như ý tưởng về bus dữ liệu lượng tử, cầu lượng tử mới loại bỏ hiệu suất của các bit lượng tử chuyển động riêng rẽ trên một khoảng cách. Thay vào đó, khi các photon do laser sinh ra được bơm vào vật liệu, tất cả các electron silic được kích thích đồng thời sang trạng thái năng lượng nguyên tử cao hơn để khi electron quay trở lại trạng thái năng lượng thấp hơn, chúng sẽ phát ra toàn bộ nhóm photon được lượng tử hóa vốn duy trì tính toàn vẹn lượng tử 100%.

Với một phương pháp toàn vẹn và mạnh mẽ hơn nhiều để kết hợp hầu như bất kỳ số lượng bộ xử lí lượng tử nào lại thành một bộ duy nhất, người ta hy vọng rằng nghiên cứu bổ sung sẽ dẫn tới một phương pháp sản xuất những cỗ máy tính lượng tử hiệu quả, đầy đủ chức năng.