Un átomo solitario de erbio yace sobre un sustrato de plata, y su espín —la rotación interna del electrón— almacena información cuántica. Antes, para invertir ese espín se necesitaba un pulso magnético: una herramienta tosca que afecta a los vecinos y trabaja lentamente. Ahora, físicos de Alemania y Corea han demostrado que basta con un voltaje eléctrico.
El secreto está en el átomo de titanio vecino. Se encuentra junto al erbio y está unido a él por interacción de intercambio, la misma fuerza que mantiene unidos los átomos en una molécula. Cuando se aplica voltaje a la punta de la aguja de un microscopio de efecto túnel, el campo eléctrico desplaza ligeramente el titanio. Este, como una palanca, tira del espín del erbio y lo invierte. Toda la operación dura menos de un nanosegundo.
Los autores midieron la rapidez con la que el espín responde al empujón eléctrico. Resulta que la frecuencia de Rabi —el ritmo al que el espín oscila entre los estados 'arriba' y 'abajo'— alcanza casi mil millones de ciclos por segundo. Para espines de tierras raras, esto es un récord: el resultado anterior era diez veces más modesto. Además, el control funciona igual de bien en cualquier dirección del campo magnético, algo poco común en estos sistemas.
Este timón eléctrico abre el camino a circuitos cuánticos donde cada espín se aborda de forma individual y rápida. Los iones de tierras raras son famosos por su memoria larga: sus espines pueden almacenar información durante segundos, mientras que los cúbits vecinos la pierden en milisegundos. Si ahora además se pueden conmutar rápidamente, la combinación de memoria larga y alta velocidad parece prometedora.
El erbio es uno de esos elementos de tierras raras que dan un color rosado a algunos vidrios y se utiliza en láseres para cirugía ocular.