La aguja de una brújula tiembla cuando cerca pasa una corriente invisible. Los físicos fabricaron una brújula diminuta con un solo defecto en un diamante y la acercaron al borde de un superconductor para escuchar cómo corren allí las corrientes eléctricas. Estas corrientes no se parecen a las habituales: fluyen solo a lo largo de la frontera, como el agua a lo largo de la orilla de un río, y no se dispersan ante los obstáculos. Hasta ahora, su existencia en el superconductor de cuprato retorcido BSCCO solo se había predicho en teoría, pero nadie las había visto directamente.

El experimento se parece a escuchar pasos en la habitación de al lado. El defecto en el diamante, llamado centro NV, percibe el campo magnético como la aguja de una brújula. Cuando las corrientes recorren el borde del superconductor, generan un ruido magnético que hace que el espín del centro NV pierda su orientación más rápido. Midiendo esa velocidad, los físicos vieron dos picos bien marcados justo en los bordes del dispositivo a una temperatura de 50 K. Es una prueba directa de que las corrientes de borde existen.

La dependencia de la señal con la distancia al borde resultó inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, lo que coincide con la predicción de la teoría. A partir de las mediciones de temperatura se extrajo el valor de la brecha topológica, el intervalo de energía que protege las corrientes de borde. A temperatura cero es de aproximadamente 4 meV, lo que corresponde a una temperatura de unos 50 K. Esto significa que la protección topológica solo funciona a temperaturas suficientemente bajas.

El ángulo de retorcimiento resultó ser un parámetro crítico. A 45° la transición topológica ocurre a la misma temperatura que la transición habitual al estado superconductor, unos 86 K. A 43° esa temperatura baja a 70 K, a 40° cae a 30 K, y a 37° y 24° los modos de borde desaparecen por completo. Es parecido a afinar un instrumento musical: el más mínimo giro de las capas cambia toda la melodía de las corrientes de borde.

El campo magnético añade una nota nueva. La aplicación de un campo de 20 Gs crea un patrón periódico de dominios alternados con quiralidad opuesta, es decir, las corrientes en zonas vecinas corren en direcciones distintas. Esto apunta a la formación de una red de vórtices de Josephson: vórtices cuánticos de flujo magnético atrapados entre las capas. Ese dibujo se parece a un tablero de ajedrez, donde las casillas negras y blancas corresponden a corrientes que corren en direcciones opuestas.

Así, un solo defecto en un diamante se convirtió en una brújula que no solo indicó la dirección, sino que además distinguió la estructura fina de las corrientes de borde. Antes, la topología de los superconductores retorcidos se juzgaba por mediciones indirectas de transporte o por modelos teóricos. Ahora existe un método directo que puede aplicarse a otros materiales retorcidos, por ejemplo al grafeno bicapa o a los dicalcogenuros de metales de transición. Es un paso hacia la creación de superconductores topológicos de alta temperatura, que podrían convertirse en la base de la computación cuántica resistente a errores.