El cúbit, la unidad de cálculo de un ordenador cuántico, vive fracciones de milisegundo y luego olvida su estado. Una de las causas es un contacto diminuto en su interior: dos capas de aluminio con una capa de óxido de aluminio de un par de nanómetros de espesor entre ellas. A este sándwich se le llama unión de Josephson, y es a través de él por donde fluye la corriente superconductora sin resistencia.
Para entender qué estropea este contacto, los físicos lo iluminaron con rayos X. Los rayos se reflejaron en las distintas capas y, según el patrón de reflexión, se pudo reconstruir cómo están dispuestos los átomos en el interior. Resultó que la barrera no es uniforme: su límite inferior, adyacente al aluminio, es más suelto y desordenado que el superior. Y la propia capa de óxido se asemeja a un mosaico de dos disposiciones atómicas diferentes: tetraédrica y octaédrica. Además, la proporción entre estas disposiciones cambia según la presión de oxígeno con la que se cultiva la película.
Una estructura tan irregular es el lugar perfecto para la aparición de defectos conocidos como sistemas de dos niveles. Estos defectos se comportan como diminutos interruptores que cambian de estado al azar, y se cree que son ellos los que roban energía al cúbit, haciendo que pierda información cuántica. Ahora que sabemos cómo las condiciones de fabricación afectan a la disposición atómica de la barrera, se pueden elegir modos de producción que generen menos defectos y que los cúbits vivan más tiempo.
La reflectometría de rayos X utilizada en este trabajo es un método no destructivo: permite mirar dentro de un dispositivo ya construido sin desmontarlo. Es como hacer una radiografía al motor sin apagar el coche. Para las tecnologías cuánticas, esta herramienta es la oportunidad de conectar por fin cómo hacemos los contactos con cómo funcionan.
El óxido de aluminio es el mismo material que se forma en la superficie del papel de aluminio si se deja al aire. Pero en los cúbits se cultiva en una atmósfera controlada de oxígeno para obtener una capa del espesor y la estructura deseados.