Электрон обладает собственным моментом вращения — спином, который можно представить как непрерывное кружение микроскопического волчка. Это свойство — фундаментальный ресурс для квантовых вычислений и сенсоров, однако в обычных условиях тепловые колебания атомов решётки быстро разрушают спиновое состояние, подобно тому как неровности песчаной поверхности заставляют волчок спотыкаться и терять вращение.
Чтобы нивелировать это «трение», исследователи синтезировали нанокристаллы перовскита, внедрённые в стеклянную матрицу, и поместили образец в криостат с жидким гелием, охладив его почти до абсолютного нуля (−272 °C). При такой температуре тепловые флуктуации решётки замораживаются, и спин электрона вращается практически без помех. За динамикой спинового состояния следили методом спектроскопии — комбинированной техникой, использующей лазерное возбуждение и радиочастотные импульсы для зондирования квантовых переходов.
В этих условиях время жизни спина достигло 0,9 миллисекунды — по сравнению с наносекундными временами при комнатной температуре это гигантское продление. Детальный анализ выявил неожиданный эффект: те самые ядерные «неровности» порождают слабое, но стабильное магнитное поле, которое можно использовать для точного управления вращением электрона.
Кристалл охладили до 1,6 градусов выше абсолютного нуля — это холоднее, чем в открытом космосе.