Un qubit, c'est comme un locataire dans un minuscule appartement : il occupe généralement l'étage inférieur pour ne pas être dérangé par les voisins du dessus. Dans les boîtes quantiques en germanium, où vivent les qubits de spin, ce locataire est un trou, c'est-à-dire un endroit sans électron. Le trou possède un spin qui agit comme une minuscule aiguille magnétique. Lorsqu'on applique un champ magnétique externe, cette aiguille se met à tourner à une certaine vitesse, appelée facteur g. C'est de ce paramètre que dépend la manière de contrôler le qubit.
Mais le germanium a une particularité : le spin et l'orbite (l'étage où se trouve le trou) sont fortement couplés. Par conséquent, le facteur g varie d'un étage à l'autre et selon le nombre de voisins du trou. Les scientifiques ont mesuré le facteur g de deux manières : en observant le comportement d'un seul trou (spectre d'excitation) et celui de plusieurs trous ensemble (spectre d'addition). Auparavant, ces méthodes donnaient des nombres différents, et on ne savait pas laquelle croire.
De plus, le facteur g peut être modifié de 15 % simplement par un champ électrique, sans toucher au champ magnétique. C'est important car, pour un ordinateur quantique, il est plus pratique de contrôler les qubits par des signaux électriques que par des aimants encombrants. Désormais, les ingénieurs pourront concevoir plus précisément les circuits de contrôle : il suffit de savoir à quel étage se trouve le trou et combien ils sont dans la boîte.
Ainsi, les boîtes en germanium ne sont pas de simples logements pour qubits, mais des maisons à la configuration très flexible. Comprendre leur fonctionnement interne rapproche les ordinateurs quantiques de la réalité, où chaque qubit peut être ajusté à sa tâche.
Le germanium est un proche parent du silicium, mais le couplage spin-orbite y est plus fort, c'est pourquoi le facteur g dans le germanium peut être modifié par un champ électrique plus fortement que dans le silicium.