在2000年中期那会，钻石是物理学中最热门的新事物。研究人员在研究中将它们切割成直径为毫米单位的平直方格，类似于薄薄的玻璃碎片，然后用激光照射它们。
从乌拉尔山开采的小钻石在科学上最为珍贵， 华盛顿大学的物理学家Kai-Mei Fu说：「我们称其为‘神奇的俄罗斯样本’。」 这类钻石非常纯净， 但少许的杂质赋予了它们奇特的量子特征。
Kai-Mei Fu说：「我们在研究中切割钻石以研究它们的特殊性质，但当时物理学家只有少数符合要求的钻石可供使用，所以能进行的实验次数有限 。」
而如今这已不成问题。现在， Kai-Mei Fu 可以上网购买价值500美元的量子级钻石来做实验，这些钻石由 De Beers 旗下的 Element Six 公司生产。
Element Six曾长期生产用于钻孔和机械加工的人造钻石，并于 2007 年在欧盟资助下开始制造符合物理实验需求的钻石，而到了今天，该公司合成量子钻石的种类丰富，许多领域都在探索其可能的应用。
因此将受益的一个重要领域是量子计算。量子计算机的理论属性非常不稳定，但通过用激光操纵其杂质来对信息进行编码， 钻石的晶体结构可以保护并保留不稳定的量子信息。 目前，物理学家正在努力使相邻杂质以受控方式相互作用，以执行算法。
Element Six在接近5,000华氏度的生产炉中生长这些钻石。从种子钻石开始，工程师将气体（如甲烷等含碳物质）与氢气和氮气一起泵入炉内。当气体分子变热时，分子会分离成单个原子，而其中的一些则会落在种子钻石上。氢能保持碳层在右晶体结构中生长，Element Six的科学家Matthew Markham对此补充道：「比起钻石，碳更容易变成石墨。」
哈佛大学的物理毕业生Jenny Schloss使用激光对Element Six钻石进行编程，用以测量附近磁场受到干扰的情况，而这需要结构更为复杂的钻石。
虽然Element Six出售的钻石有氮杂质，但Schloss的小组需要的是钻石结构上的一个洞，名为氮空缺（nitrogen vacancy）。Schloss的小组会把钻石送到一家叫做Prism Gem的新泽西小公司，这家公司用高能电子束敲打碳原子来制造彩色钻石，但物理学家会要求用相同的过程制造符合实验需求的钻石。
随着量子钻石供应链的到位，物理学家们研究的选择也变得广泛起来。 但将钻石杂质转化为可计算的连接钻头是一个缓慢的过程。 Kai-Mei Fu说： 「目前只有两颗钻石的量子位曾经被连接过，如果没有更多的进展，谁也不能说这是一个确定的事情。」
通过更详细地了解钻石，研究人员无意中还想出了另一种可能的用途。在哈佛大学的研究中，科学家使用激光照射钻石，含氮空位的钻石如果靠近磁体就会发出不同的光量。这类钻石由此可被用作一种磁性传感器，它虽然不像电流传感器那样笨重，但需要被冷却到接近绝对零度的温度。
2010年初，Lukin 和 Walsworth 的研究小组开始使用这些钻石研究神经细胞，神经细胞在受到刺激时会发出磁场。毕业生马修·特纳在那里他从鲜鱿鱼身上切下细长的白色神经元，将它们放在冰上，然后拿回实验室测量电刺激下神经发出的磁场。
该团队后来转而研究海洋蠕虫中的神经元，并在一年前发表了一篇关于应用钻石敏感性研究神经元的论文。目前，他们正在人类心脏细胞发出的磁场研究中应用钻石。
团队还与Element Six直接合作，由Element Six提供所有研究用的钻石。Element Six是目前量子级钻石的主要供应商，Kai-Mei Fu 说：「现在，它几乎是处于垄断地位。」 Schloss和Turner的实验室曾在eBay上购买过质量较差的钻石用于初步实验，但效果不佳。
物理学家在进行研究的同时，也在推动着高精钻石行业的发展。 哈佛大学实验室已经分拆了一家小公司Quantum Diamond Technologies，开发用于 医疗诊断的钻石成像设备。
他们希望钻石最终可以被用在对人脑内的成像，神经元成像的研究中。Turner 说：「我不认为自己是最好的神经科学家，但新的技术或许会为我们对大脑带来更深层的了解。」
