Атом — как дирижёр, а свет в резонаторе — оркестр. Обмен энергией между ними, известный как взаимодействие Джейнса–Каммингса (часть Стандартной модели), позволяет атому взмахами «палочки» менять ритм и тембр колебаний. Но до сих пор дирижёр мог исполнять лишь несколько заранее отрепетированных пьес — набор доступных состояний светового поля был ограничен.

Физики создали универсальный пульт для такого дирижёра. В эксперименте использовали искусственный атом — сверхпроводящий кубит (квантовую систему с двумя базовыми уровнями энергии) — и микроволновый резонатор с минимальными потерями. Они обменивались энергией короткими порциями — квантами. Поворачивая атом между тактами обмена, учёные с помощью точных микроволновых измерений задавали любые желаемые состояния поля — словно дирижёр, отныне способный сыграть симфонию, джаз или тишину одним и тем же оркестром. Ключ к универсальности — в контролируемом повороте состояния атома, который служит инструментом для «лепки» квантового состояния резонатора.

Удивительный факт: для атома с тремя уровнями — кутрита — точность достигла 96%. Потери энергии не страшны — их можно заметить и исправить, сохраняя беспорядок (энтропию) под контролем. Иными словами, даже неизбежное рассеяние энергии не разрушает замысел, поскольку обратная связь позволяет компенсировать отклонения. Метод работает везде, где есть поле-оркестр и атом-дирижёр — эта аналогия, конечно, упрощает квантовую механику, но точно передаёт идею управления. Так рождаются программируемые квантовые процессоры, оперирующие ритмом колебаний — то есть состояниями электромагнитного поля в резонаторе.