일본, 네덜란드 미국의 물리학자들은 양자 컴퓨터를 향한 중요한 진전을 이루어 냈다. 일본의 RIKEN과 NEC 연구소에 있는 Jaw-Shen Tsai와 Yasunobu Nakamura, 그들의 동료들은 미국의 뉴욕 주립대학교(Stony Brook)의 연구자들과 함께 최초로 고체 소자 내에서 두 개의 얽힌 양자 비트(또는 퀴비트)를 만들어냈다. (YA Pashkin et al. 2003 Nature 421 823). 한편 Nakamura와 함께 연구하고 있는 델프트 기술 대학교(Delft University of Technology)의 Irenel Chiorescu와 공동 연구자들은 새로운 종류의 초전도 퀴비트를 선보였다. (I Chiorescu et al. 2003 Sciencexpress 1081045)

광자나 원자, 속박된 이온들은 퀴비트로 사용될 수 있지만 고체 소자 퀴비트를 이용해 실제 장치를 만드는 것이 훨씬 쉬울 것이다. 양자 컴퓨팅은 두 가지 기본적인 양자역학적 원리에 의해 작동된다. 첫 번째는 단일 입자 현상인 상태의 중첩이고 두 번째는 두 개 또는 그 이상의 입자가 관련되는 얽힘이다.

입자의 스핀은 up과 down 두 가지 방향을 가질 수 있다. 하지만 입자는 이 두 상태의 중첩 상태에도 존재할 수 있다. 이러한 중첩은 또한 얽힌 상태를 포함하는 두 입자 상태에 대해서도 가능하다. 두 입자가 얽히게 되면 그들은 아무리 멀리 떨어져 있더라고 하나처럼 행동한다.

하지만 양자컴퓨팅이 가능하려면 이러한 얽힌 상태가 통제된 방법으로 상호작용하도록 만들어야만 한다.

Tsai와 동료들은 축전기를 통해 조셉슨 접합에 연결된 마이크로미터 크기의 초전도 물질 상자들을 이용했다. 쿠퍼쌍을 이룬 전자들은 접합을 투과해 상자 안으로 들어간다. 상자는 두 가지 상태가 존재하는 퀴비트가 된다. 두 가지 상태란 잉여 쿠퍼쌍이 존재하는 상태와 잉여 쿠퍼쌍이 없는 또 다른 상태다. 퀴비트들은 두 입자의 상태를 혼합시키고 퀴비트 쌍의 얽힘을 유도하는 축전기를 통한 상호작용을 통해 생성된다.

연구팀은 아지 구체적인 얽힌 상태를 측정하지 못했지만 퀴비트 쌍들이 매우 강하게 얽혀 있는 것을 보여주었다. Tsai는 “이 결과는 이러한 고체 장치를 이용하여 양자 논리게이트를 만들 수 있다는 것을 보여주는 것이다. 양자 컴퓨터은 그러한 게이트들을 기본 소자를 사용해 만들어질 것이다.”라고 말했다.

한편 델프트-NEC 팀에 의해 개발된 초전도 플럭스 퀴비트는 하나의 고리에 있는 세 개의 조셉슨 접합으로 구성된다. 이러한 시스템 내에서 두 양자 상태들은 반대 방향으로 고리를 도는 수십 억 개의 쿠퍼쌍으로 이루어진 거시적인 전류로 이루어진다. 퀴비트는 이러한 두 상태 사이에서 수백 번의 진동을 겪게 되고 초전도 양자 간섭계(SQUID)에 의해 읽혀질 수 있다.