Une fine couche d'arséniure d'indium posée sur un substrat isolant se comporte comme un thermos à double paroi : les électrons qu'elle contient ne cèdent presque pas de chaleur au cristal environnant. Dans un métal ordinaire, les électrons échangent rapidement de l'énergie avec les vibrations des atomes, si bien que leur température reste toujours proche de celle de l'échantillon. Ici, le couplage est si faible que le gaz électronique peut être chauffé ou refroidi indépendamment, presque sans dépense d'énergie.
Les chercheurs ont mesuré cet effet à l'aide d'une jonction Josephson — un contact supraconducteur qui fonctionne comme un thermomètre ultra-précis. Il s'est avéré qu'à des températures inférieures à un kelvin (ce qui est plus froid que dans l'espace interstellaire), les électrons restent isolés du réseau, et la supraconductivité se maintient même sous un champ électrique intense. Cette combinaison — faible couplage thermique et contrôle électrique total — fait de ce matériau un candidat idéal pour créer des circuits thermiques où les flux de chaleur sont contrôlés comme les courants dans l'électronique classique.
L'utilité pratique réside dans les détecteurs de photons uniques : un photon absorbé chauffe légèrement les électrons, et cette infime élévation de température peut être enregistrée avec une grande précision. De tels détecteurs sont nécessaires pour les communications quantiques et les observations astronomiques. De plus, cette plateforme promet de devenir la base de la « caloritronique » — la gestion de la chaleur à l'échelle nanométrique, où la chaleur est transportée non pas de manière aléatoire, mais de façon dirigée, comme dans des fils.
La jonction Josephson utilisée comme thermomètre est si sensible qu'elle peut détecter l'échauffement provoqué par un seul photon.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « Lumière des jours lointains », il est question de détecteurs ultra-sensibles capables de capter un photon unique venu des profondeurs de l'espace — cette technologie rapproche un tel scénario de la réalité.