Un supraconducteur est un matériau dans lequel le courant électrique circule sans perte, comme l'eau dans un tuyau parfaitement lisse. Mais si des vortex apparaissent, le courant commence à « trébucher » sur ces minuscules tourbillons. Dans le graphène tordu selon un angle particulier, on peut créer et étudier ces vortex un par un.
Les scientifiques ont assemblé un dispositif semblable à un pont étroit entre deux rives supraconductrices. Lorsqu'un vortex pénètre dans la rive, il modifie le courant traversant le pont, et cette variation est enregistrée comme un coup de sonnette. À des températures supérieures à 100 millikelvins, le vortex entre en franchissant la barrière d'énergie : comme un ballon qu'il faut lancer par-dessus une clôture. En dessous de 90 millikelvins, il traverse la barrière comme un fantôme à travers un mur. C'est ce qu'on appelle l'effet tunnel quantique.
Les mesures ont montré que la barrière à l'entrée du vortex a une hauteur de quelques kelvins et une épaisseur d'environ 100 nanomètres, soit environ un dixième de la largeur du dispositif. C'est comme si un ballon devait survoler une clôture aussi haute qu'une maison mais aussi fine qu'une feuille de papier.
Une telle précision ouvre la voie au contrôle des supraconducteurs à l'échelle des vortex individuels. On pourra activer ou désactiver la supraconductivité en des points précis, créer de nouveaux types de dispositifs quantiques, des capteurs de champ magnétique aux éléments d'ordinateurs quantiques.
Une température de 100 millikelvins n'est qu'un dixième de degré au-dessus du zéro absolu. À cette température, même les matériaux ordinaires deviennent aussi fragiles que du verre.