В некоторых кристаллах электроны распределены не равномерно, а чередуются: на одном атоме их больше, на соседнем меньше. Получается узор, похожий на шахматную доску. Такой узор называют зарядовым порядком. Раньше его считали неподвижным, но недавно выяснилось, что его можно перевернуть электрическим полем, как магнитный порядок переворачивают током. Оставалось только понять, как именно поле это делает.
Физики придумали простой способ описать эту ситуацию. Каждый атом в кристалле может быть либо пустым, либо занятым сразу двумя электронами. Эти два состояния обозначили стрелкой, направленной вверх или вниз, и назвали её псевдоспином (это не настоящий спин, а просто удобный ярлык). В таком описании зарядовый порядок выглядит как антиферромагнетик: стрелки на соседних атомах смотрят в противоположные стороны. А электрическое поле действует на эти стрелки, как будто тянет их в разные стороны.
Это открытие позволяет управлять зарядовым порядком с помощью электрического поля. Раньше такой возможности не было, потому что не было теории, которая связывала бы поле с переключением узора. Теперь зарядовый порядок можно использовать для хранения и обработки информации, подобно тому как сегодня используют магнитные биты.
Частота коллективных псевдоспиновых возбуждений зарядового порядка лежит в терагерцовом диапазоне, то есть порядка триллиона колебаний в секунду. Это в миллион раз быстрее, чем типичная частота кадров в кино.