Un interprète dans une salle bondée essaie de saisir le discours d'une personne, mais entend le bourdonnement de centaines de voix. Une molécule qui stocke l'information quantique dans son spin se trouve dans une situation similaire : son spin est entouré par l'agitation thermique des atomes, et c'est précisément cette agitation qui efface progressivement la mémoire. La tâche consiste à comprendre quelles vibrations « couvrent » les autres.
Les qubits moléculaires à base de cuivre sont attrayants car leurs propriétés peuvent être ajustées en modifiant l'environnement chimique. Mais les calculs de durée de vie du spin ne concordaient pas avec l'expérience : la théorie affirmait que les distorsions lentes de la forme moléculaire étaient responsables, tandis que les expériences pointaient vers des étirements rapides de la liaison métal-azote. Il manquait un outil capable d'extraire automatiquement, à partir d'une molécule chaude et vibrante, précisément les mouvements qui gênent réellement le spin.
Pour trois variantes de porphyrine de cuivre, des molécules ne différant que par leurs groupements latéraux, une simulation informatique a été réalisée à température ambiante. Toutes les cinq femtosecondes (millionièmes de milliardième de seconde), on a enregistré la façon dont le spin « ressent » le champ magnétique. Ensuite, à l'aide d'une régression qui élimine elle-même ce qui n'est pas important, ces enregistrements ont été décomposés en vibrations individuelles. Le résultat est sans équivoque : les principaux coupables sont les étirements rapides de la liaison métal-azote avec des fréquences d'environ 100 à 300 cm⁻¹, et non les distorsions lentes comme on le pensait auparavant.
En substituant les couplages trouvés dans les formules décrivant le transfert d'énergie du spin vers les vibrations, on a pu reproduire l'ordre expérimental des temps de relaxation. La molécule avec des groupements intermédiaires perdait sa mémoire plus rapidement que les autres, les deux autres plus lentement et presque de manière identique. La courbe de température a pris la bonne allure, reflétant la transition d'un mécanisme de pertes à un autre.
L'interprète a enfin appris à entendre dans le brouhaha précisément les voix qui étouffent la conversation. Désormais, en modifiant les « réglages » chimiques de la molécule, on peut prédire à l'avance quelles vibrations il faut atténuer pour que la mémoire quantique vive plus longtemps.
Les trois porphyrines étudiées ne diffèrent que par les substituants à la périphérie du macrocycle, mais leurs tenseurs g fluctuent différemment : pour la CuOEP la moins déformée, l'amplitude des fluctuations est comparable à celle de la CuTiPP la plus déformée, tandis que pour la CuTPP intermédiaire, elle est nettement plus faible. La géométrie statique ne prédit pas la dynamique.