Le silicium est le matériau qui compose les processeurs de chaque téléphone et ordinateur portable. On a maintenant appris à y piéger un électron unique et à contrôler son spin — un minuscule aimant qui peut pointer vers le « haut » ou vers le « bas ». C'est comme tenir une toupie entre ses mains : on peut incliner et faire tourner son axe, mais ici, au lieu des mains, c'est un champ électrique qui agit.

Une équipe de physiciens a mesuré comment le spin de l'électron réagit aux signaux électriques à proximité d'un point particulier où deux niveaux d'énergie se rapprochent presque. Il s'avère que dans cette région, la fréquence de précession du spin augmente fortement. Cela est dû au mélange des états associés aux vallées — des régions particulières de la structure électronique du silicium où l'électron peut se trouver avec des probabilités différentes. Près de l'anti-croisement des niveaux, le champ électrique agit sur le spin aussi efficacement qu'un champ magnétique.

Pour comprendre pourquoi l'effet est si fort, les scientifiques ont mesuré comment la différence entre les deux états de vallée dépend de l'orientation du champ magnétique. Pour un champ dirigé perpendiculairement au plan du dispositif, le couplage entre le spin et la vallée s'est avéré maximal. Cela est cohérent avec un modèle où un champ effectif agit dans le plan, mélangeant les états de spin et de vallée. C'est ce mélange qui permet au champ électrique de retourner le spin.

Si l'on parvient à retourner rapidement et de manière fiable le spin d'un électron unique par un signal électrique, on pourra construire des bits quantiques sans aimants encombrants ni antennes micro-ondes. C'est un pas vers un ordinateur quantique qui tiendrait dans une puce ordinaire.