В Лос-Аламосе Клауса Фукса определили в отдел теоретической физики, которым руководил знакомый ему немецкий ученый Ганс Бете, друг Рудольфа Пайерлса. Бете хорошо помнил Фукса по Бристольскому университету как очень талантливого, спокойного и скромного ученого и потому без колебаний предложил ему работу в группе «Т-1» (термодинамика имплозивных процессов). Возглавлял эту группу известный в те годы американский физик Эдвард Теллер. С лета 1944 года с согласия Оппенгеймера он отошел от разработки плутониевой бомбы и стал работать над термоядерной. Руководителем группы «Т-1» был назначен Пайерлс, по указанию которого Чарльз начал заниматься проблемой исключительно сложной как в техническом, так и в теоретическом плане, — расчетами величины критической массы и разработкой метода имплозии!. О том, как и с чего он начал решать эту задачу, Чарльз проинформировал советскую разведку в феврале 1945 года. На встрече с Раймондом в пригороде Бостона он передал объемистый пакет — подробный письменный отчет, в котором суммировал все известное ему о завершающейся стадии разработки американской атомной бомбы.
Ни жесткий руководитель «Манхэттенского проекта» генерал Лесли Гровс, ни главный контрразведчик проекта полковник Борис Паш не сумели тогда разглядеть истинное лицо богобоязненного, хилого доктора Клауса Фукса. «Безобидная лабораторная крыса, и только», — считали они и потому смотрели на него свысока и с полупрезрением. Не разгадали они твердый, собранный характер этого аскета, пуританина, не любящего быть на виду, не поняли, что безобидный стеснительный Клаус Фукс — это явление в науке, физик от Бога, обладающий, как отмечал Теллер, исключительными способностями. Это было наивысшей похвалой выдающегося американского ученого, который редко когда кому-нибудь симпатизировал. И вообще равными себе он признавал лишь трех, от силы четырех крупных ученых-физиков.
Агент Клаус Фукс — это была большая удача советской разведки. Скольких нужных агентов он заменял один в «Манхэттенском проекте», оказавшись в самом необходимом месте — Лос-Аламосе. Что и говорить, — это был предел мечтаний разведцентра в Москве и его резидентуры в Нью-Йорке. Вместе с Персеем он не просто давал бесценную научную информацию из Лос-Аламоса, но и подсказывал, уточнял и рекомендовал советским ученым избрать то или иное направление при разработке отечественной атомной бомбы. Фукс не сомневался, что русские способны сами создать ее и рано или поздно на основе собственных исследований добьются успеха в этом даже без его информации, но, руководствуясь здравым смыслом, он хотел помочь СССР ускорить решение этой проблемы. Фукс был убежден, что единственная возможность предотвратить американскую монополию — это ускорить изготовление адекватного оружия в Советском Союзе. Только из этих соображений он стремился передавать советской разведке такую информацию, которая помогла бы избегать неверных и бесперспективных направлений атомных исследований.
Как участник научных семинаров, Клаус Фукс имел полное представление о работе почти всех лабораторий и отделов Лос-Аламоса. Ему выпало счастье, как отмечал он впоследствии в одном из своих неопубликованных интервью, работать рука об руку с выдающимися учеными века — Нильсом Бором, Джеймсом Чедвиком, Гансом Бете, Энрико Ферми, Эмилио Сегре, Ричардсом Фейнманом, Рудольфом Пайерлсом и Отто Фришем, ставшими нобелевскими лауреатами и основателями целых научных направлений.
Встретившись в очередной раз с Раймондом в Бостоне Чарльз предупредил его, что в связи со вступлением всех работ в кульминационную фазу выезды из Лос-Аламосской зоны будут ему запрещены, и поэтому следующую явку он предложил провести в Санта-Фе, указав на карте города конкретное место ее проведения…
В феврале 1945 года резидентурой были получены разведывательные материалы и от Персея, приезжавшего в Нью-Йорк во время своего отпуска. Направляя их в Москву, Леонид Квасников попросил Центр обратить на них особое внимание и попытаться сохранить их до своего возвращения (осенью 1945 года завершался срок его загранкомандировки). Такая необычная просьба резидента была вызвана опасениями, что особо ценная развединформация из Лос-Аламоса может залежаться в отделе и остаться невостребованной.