Сверхпроводник — это материал, где электрический ток течёт без потерь, как вода по идеально гладкой трубе. Но если в нём возникают вихри, ток начинает «спотыкаться» об эти крошечные завихрения. В графене, скрученном под особым углом, такие вихри можно создавать и изучать по одному.

Учёные собрали устройство, похожее на узкий мостик между двумя сверхпроводящими берегами. Когда вихрь входит в берег, он меняет ток через мостик — и это изменение фиксируется, как звонок в дверь. При температуре выше 100 милликельвинов вихрь входит, перепрыгивая энергетический барьер: как мяч, который нужно перебросить через забор. А ниже 90 милликельвинов он проходит сквозь барьер, как призрак сквозь стену. Это называется квантовым туннелированием.

Измерения показали, что барьер для входа вихря имеет высоту в несколько кельвинов, а его толщина — около 100 нанометров, примерно десятая часть ширины устройства. Это как если бы мяч перелетал через забор высотой с дом, но толщиной с лист бумаги.

Такая точность открывает путь к управлению сверхпроводниками на уровне отдельных вихрей. Можно будет включать и выключать сверхпроводимость в нужных точках, создавать новые типы квантовых устройств — от датчиков магнитного поля до элементов квантовых компьютеров.