Le qubit, cellule de calcul d'un ordinateur quantique, ne vit que quelques fractions de milliseconde avant d'oublier son état. L'une des causes est un minuscule contact en son sein : deux couches d'aluminium entre lesquelles est pris en sandwich une couche d'oxyde d'aluminium d'environ 2 nanomètres d'épaisseur. Ce sandwich est appelé jonction Josephson, et c'est à travers lui que circule le courant supraconducteur sans résistance.

Pour comprendre ce qui altère ce contact, des physiciens l'ont sondé avec des rayons X. Les rayons se sont réfléchis sur les différentes couches, et la nature de la réflexion a permis de reconstituer la disposition des atomes à l'intérieur. Il s'avère que la barrière n'est pas uniforme : sa limite inférieure, en contact avec l'aluminium, est plus lâche et plus désordonnée que la limite supérieure. Quant à la couche d'oxyde, elle ressemble à une mosaïque de deux arrangements atomiques différents — tétraédrique et octaédrique — et la proportion de ces arrangements varie selon la pression d'oxygène lors de la croissance du film.

Une structure aussi irrégulière est un endroit idéal pour l'apparition de défauts appelés systèmes à deux niveaux. Ces défauts se comportent comme de minuscules interrupteurs qui changent d'état aléatoirement, et ce sont eux, pense-t-on, qui volent de l'énergie au qubit, le faisant perdre l'information quantique. Maintenant que l'on sait comment les conditions de fabrication influencent l'arrangement atomique de la barrière, on peut choisir des paramètres qui réduisent les défauts et prolongent la vie des qubits.

La réflectométrie de rayons X utilisée dans cette étude est une méthode non destructive : elle permet d'inspecter l'intérieur d'un dispositif fini sans le démonter. C'est comme prendre une radiographie d'un moteur sans éteindre la voiture. Pour les technologies quantiques, un tel outil offre enfin la possibilité de relier la manière dont nous fabriquons les contacts à leur fonctionnement.