Графен — лист углерода толщиной в один атом — умеет менять свои магнитные свойства, как вода меняет форму: то течёт, то застывает льдом. В новой работе физики впервые заглянули внутрь этого процесса с помощью датчика размером с кончик иглы. Датчик чувствует магнитное поле так, как палец чувствует тепло батареи — на расстоянии.

Оказалось, что смена состояний в графене — не плавное скольжение, а резкий скачок. Как будто вода не постепенно остывает, а мгновенно превращается в лёд при нуле. При этом в материале на границе двух состояний возникают мерцающие магнитные пятна — как островки льда в ещё жидкой воде. Это значит, что два состояния могут сосуществовать, конкурируя за место.

Такие скачки важны: если научиться управлять ими, можно создавать переключатели для квантовых компьютеров. Магнитное состояние графена — как выключатель света: щёлк — и ток пошёл. Только вместо тока — спин электрона, внутренний «волчок» частицы.

Работа впервые показывает, что топологические переходы в графене — скачкообразные, как смена агрегатных состояний воды. Это меняет взгляд на природу квантовых фаз и открывает путь к новым устройствам.