Dans un anneau supraconducteur en forme de rondelle, le courant circule parfois plus facilement dans un sens que dans l'autre. Cette propriété est appelée effet diode. En général, son sens est fixé de manière rigide par la structure du matériau. Mais dans de nouveaux travaux, des physiciens ont montré qu'on peut l'inverser – et c'est le nombre de vortex magnétiques piégés dans l'anneau qui en décide.
Chaque vortex est une minuscule région où la supraconductivité est supprimée et où le champ magnétique pénètre à l'intérieur. Les vortex réagissent aux moindres irrégularités du matériau : ici un bord légèrement plus épais, là une impureté. Les auteurs ont découvert que les vortex agissent comme un filtre, amplifiant certaines « notes » de ces irrégularités et en étouffant d'autres. Lorsque le nombre de vortex passe de pair à impair, l'ensemble des notes amplifiées s'inverse – et l'effet diode change de signe.
Les calculs sur un modèle simplifié du bord et sur un réseau bidimensionnel complet ont confirmé que le mécanisme fonctionne sans accroc. C'est important, car auparavant un comportement similaire était attribué à des particules spéciales – les fermions de Majorana. Maintenant, il est clair que la géométrie et les inhomogénéités suffisent à produire le même effet. Les ingénieurs disposent donc d'un outil simple – un interrupteur à vortex – pour l'électronique supraconductrice, où les diodes sont nécessaires pour les circuits logiques et la mémoire.
Un vortex magnétique dans un supraconducteur porte un quantum de flux magnétique – environ 2×10⁻¹⁵ weber. C'est comme si tout le champ magnétique terrestre était comprimé en un point de la taille d'un atome.