Accorder un piano est une affaire délicate. On frappe une corde, et les voisines répondent. C'est un peu le comportement d'une puce de silicium avec des défauts cristallins, que les physiciens préparent pour le calcul quantique.
Dans le cristal de carbure de silicium (SiC), il existe des points particuliers — les lacunes de silicium. Là, l'électron se comporte comme un minuscule aimant à quatre états. Au lieu du bit classique (0 ou 1), un tel système stocke plus d'informations — c'est un qudit. Mais il est plus difficile à contrôler : une impulsion radio courte, destinée à une transition, en effleure d'autres. Il en résulte une diaphonie — comme si le pianiste voulait jouer une seule note, mais que l'instrument en ajoutait quelques-unes.
Les auteurs de l'étude ont procédé comme pour sonder un mur : ils ont envoyé une séquence d'impulsions et observé la réponse du système. Dans le spectre de réponse, six raies supplémentaires sont apparues — autant que de paires de niveaux que l'impulsion touche par inadvertance. Chaque raie correspond à la différence d'énergie entre deux états du qudit. Les scientifiques ont dérivé des formules qui prédisent la force de chaque perturbation.
La simulation numérique a coïncidé avec l'expérience sans ajustement des fréquences. Cela signifie que les perturbations peuvent non seulement être supprimées, mais aussi être utilisées : par exemple, pour calibrer les impulsions pendant le fonctionnement de l'appareil.
Désormais, les ingénieurs disposent d'une carte des transitions parasites. En la connaissant, on peut ajuster les impulsions pour qu'elles ne touchent pas les cordes superflues du piano quantique — ou, au contraire, en tirer profit.
Dans un qudit issu d'une lacune de silicium, il y a quatre états, donc un tel élément remplace deux qubits ordinaires.