Un qubit supraconducteur est un minuscule circuit électrique qui se comporte comme un atome artificiel. Dans son état normal, le courant le traverse sans résistance, et les niveaux d'énergie sont disposés régulièrement, comme les marches d'un escalier. Mais si un électron unique se retrouve piégé dans le circuit, tout change. Cet électron en trop ressemble à un passager qui se faufile dans un wagon bondé : il ne se contente pas de prendre de la place, il oblige tous les autres à se serrer et à se réorganiser.

Les auteurs de l'étude ont calculé à quoi ressemblent exactement les niveaux d'énergie dans un tel qubit avec un électron coincé. Il s'avère qu'ils s'ordonnent d'une manière complètement différente de celle d'un qubit ordinaire sans électron en trop. De plus, cet ordre dépend de ce qui domine : le champ électrique qui retient les électrons, ou la capacité du courant à circuler sans résistance. C'est comme si, dans un wagon bondé, les passagers se déplaçaient différemment selon la violence des secousses du train.

Ce comportement pourra être vérifié dans des expériences avec des supraconducteurs hybrides, qui combinent un supraconducteur et un semi-conducteur ordinaire. Ces dernières années, on a appris à fabriquer ces structures avec beaucoup de précision — que ce soit à partir de fils très fins ou de couches plates où les électrons se déplacent comme sur une autoroute. Si la prédiction se confirme, cela offrirait un nouveau moyen de contrôler les bits quantiques : il suffirait d'ajouter ou de retirer un électron.