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Un murmure dans une pièce bruyante est presque imperceptible. Un amplificateur ordinaire ajoute son propre bruit et étouffe le son faible. Un amplificateur quantique fonctionne différemment : il amplifie le signal sans presque ajouter de bruit, comme une oreille idéale. Mais même une telle oreille a ses problèmes.

Les scientifiques ont construit un amplificateur à partir d'une boucle supraconductrice avec un réseau de jonctions Josephson — de minuscules éléments qui fonctionnent à des températures extrêmement basses. Cet amplificateur amplifie les signaux micro-ondes de 20 fois (jusqu'à 44 fois) sur une bande de fréquences d'environ 50 MHz. Mais lorsque le signal traverse les câbles, même de faibles réflexions sur des connexions imparfaites créent des interférences. Ces réflexions agissent comme un écho dans les montagnes : le son revient et déforme le signal d'origine.

Les auteurs de l'étude ont développé un modèle mathématique qui décrit précisément comment les réflexions affectent l'amplification. Ils ont montré que les distorsions complexes du spectre peuvent s'expliquer par des interférences similaires à celles des cavités optiques. On peut désormais séparer les propriétés intrinsèques de l'amplificateur de l'influence de l'environnement et régler précisément son fonctionnement.

Cette approche aide à créer des amplificateurs quantiques fiables pour les ordinateurs quantiques et les détecteurs. Dans les technologies quantiques, chaque bruit supplémentaire est une perte d'information. Ici, le bruit est presque à la limite autorisée par les lois de la physique.