Dans un cristal de diamant, on trouve parfois un minuscule défaut : un atome d'azote occupe la place d'un carbone, et à côté, un nœud du réseau est vacant. Les électrons à cet endroit se comportent comme une toupie qui peut tourner dans différentes directions. Ces « toupies » sont des cellules toutes prêtes pour les futurs ordinateurs quantiques et les capteurs ultra-sensibles.

Mais pour assembler un appareil à partir de ces défauts, il faut savoir à l'avance comment ils vont s'influencer mutuellement. Un ordinateur classique s'embourbe rapidement dans les calculs : trop de particules, trop d'interactions. Les auteurs de l'étude proposent de confier cette tâche à un ordinateur quantique. Ils ont écrit un programme qui sait compresser la description du système et accélérer les calculs, économisant jusqu'à un tiers des opérations.

Le test sur un exemple réel — la lacune d'azote dans le diamant — a montré que les calculs sur ordinateur quantique concordent avec les calculs classiques, mais ouvrent la voie à des systèmes plus complexes. Ainsi, l'ordinateur quantique devient une table à dessin pour les matériaux du futur.