Un ordinateur quantique à spins d'électrons ressemble à une rangée de minuscules toupies. Chaque toupie tourne soit dans le sens horaire, soit dans le sens antihoraire — c'est ce qu'on appelle un qubit. Pour connaître le résultat d'un calcul, on arrête généralement la toupie et on regarde de quel côté elle est tombée. Mais s'il y a beaucoup de toupies, chacune a besoin d'un « œil » dédié — un qubit auxiliaire supplémentaire. C'est comme avoir un deuxième caissier juste pour dire que le premier a déjà compté.
Les auteurs de l'article ont trouvé un moyen de se passer de cet assistant. Ils prennent une paire de toupies et les observent simultanément grâce à la réflexion des ondes radio. Les toupies modifient légèrement leur « élasticité » selon la façon dont elles tournent. Le signal réfléchi est différent pour les quatre combinaisons : les deux vers le haut, les deux vers le bas, l'un d'un côté, l'autre de l'autre. C'est comme distinguer les quatre couleurs d'un jeu de cartes en pesant simplement le paquet dans la main.
Les scientifiques ont testé l'idée sur une paire de silicium avec un minuscule aimant. Même en tenant compte du bruit de l'amplificateur et des secousses thermiques du cristal, la différence entre les quatre états reste perceptible. Cela signifie que cette méthode peut être intégrée dans une puce réelle et économiser de l'espace. Moins de qubits superflus — plus facile de construire un grand ordinateur quantique.
Le spin d'un électron n'est pas une rotation d'une boule, mais une propriété intrinsèque, comme le « gauche » ou le « droit » d'un gant. Deux électrons au même endroit peuvent avoir des spins opposés, et alors ils ne se gênent pas mutuellement.