Ok, isso parece óbvio agora, pois encontrei a solução.
Por alguma razão, 12.04 não conseguiu encontrar uma resolução de 16: 9 que ambas as telas pudessem suportar. 12.10 funcionou na tela de login, mas não depois - eu ainda não sei o porquê.
Eu tentei a compilação diária de 13.04 e ela funcionou bem com 1366x768 em ambos os visores, então decidi tentar configurar o desktop espelhado. E funcionou bem.
A solução foi desmarcar a caixa "Espelho exibe" e agora tudo funciona perfeitamente em 12.04.