В кристалле алмаза иногда встречается крошечный дефект: атом азота занимает место углерода, а рядом пустует узел решётки. Электроны в этом месте ведут себя как волчок, который может крутиться в разные стороны. Такие «волчки» — готовые ячейки для будущих квантовых компьютеров и сверхчувствительных датчиков.

Но чтобы собрать из них прибор, нужно заранее знать, как они будут влиять друг на друга. Обычный компьютер быстро увязает в расчётах: слишком много частиц, слишком много взаимодействий. Авторы работы предлагают поручить эту задачу квантовому компьютеру. Они написали программу, которая умеет сжимать описание системы и ускорять расчёты, экономя до трети операций.

Проверка на реальном примере — азотной вакансии в алмазе — показала, что расчёты на квантовом компьютере совпадают с классическими, но открывают путь к более сложным системам. Так квантовый компьютер становится чертёжным столом для материалов будущего.