Les électrons dans un film ultra-pur d'arséniure de gallium se comportent comme une foule à un carrefour, où la direction est dictée par l'inclinaison du champ magnétique. À inclinaison nulle, ils forment un liquide compressible de fermions composites, des particules constituées d'un électron et d'une paire de vortex. Cet état est connu sous le nom d'effet Hall quantique fractionnaire avec un remplissage de 3/2, mais il n'a pas de lacune d'énergie et n'est donc pas considéré comme topologique.

Lorsque le champ est incliné d'environ 72°, une première route apparaît au carrefour : un état mou avec une minuscule lacune d'environ 30 millikelvins. La résistance chute presque à zéro, et le plateau de Hall devient presque quantifié. Cet état ressemble à un pas hésitant : il existe, mais il est facilement détruit par le bruit thermique.

Lorsque l'inclinaison augmente jusqu'à 75,3°, la route change brusquement : la lacune se ferme, puis se rouvre, mais cette fois comme un état rigide. Sa lacune croît rapidement et atteint un plateau. Simultanément, un état fille apparaît au remplissage 19/13, tel un satellite qui suit l'état parent et aide à comprendre son ordre topologique.

L'expérience a montré que l'inclinaison du champ agit comme un interrupteur : elle scinde le contour de Fermi, la frontière des états électroniques occupés dans l'espace des impulsions, en deux parties déconnectées. Cela transforme un système à une composante en un système à deux composantes et ouvre la voie à deux états quantiques différents. Auparavant, personne n'avait observé une telle transition dans le niveau de Landau le plus bas au remplissage 3/2, car il faut des échantillons ultra-purs et un contrôle précis de l'angle.

Aujourd'hui, c'est une connaissance fondamentale, mais elle pourrait devenir la base de qubits topologiques, des éléments d'ordinateur quantique où l'information est stockée dans des états topologiques résistants aux perturbations. La route au carrefour est tracée, et on peut maintenant chercher un second état fille pour déterminer précisément quel ordre topologique se cache derrière l'état rigide.