Магнитная стрелка компаса дрожит, когда рядом проходит ток. Физики сделали компас из одного дефекта в алмазе и поднесли его к краю сверхпроводника. Там, как вода вдоль берега, бегут электрические токи. Раньше их существование только предполагали, а теперь увидели напрямую.
Дефект в алмазе, называемый NV-центром, работает как стрелка компаса. Когда по краю сверхпроводника бегут токи, они создают магнитный шум, который заставляет стрелку дрожать. Измеряя эту дрожь, физики увидели яркий сигнал точно на краях устройства. Это доказало, что краевые токи существуют.
Угол поворота слоёв оказался критическим. При 45° краевые токи появляются при температуре около 86 К, при 43° — при 70 К, а при 40° — лишь при 30 К. Если повернуть слои ещё сильнее, токи исчезают совсем. Так крошечный компас помог настроить сверхпроводник как музыкальный инструмент, где малейший поворот меняет всю мелодию.
NV-центр в алмазе — это дефект размером с атом, способный почувствовать магнитное поле от одного электронного спина на расстоянии десятков нанометров. В данной работе он выступил в роли «квантового уха», улавливающего шум квазичастиц, бегущих по краю сверхпроводника.
Идея топологически защищённых краевых состояний перекликается с концепцией «изолирующих стен» в научной фантастике, например, с защитными полями в романе «Город перестановок» Грега Игана, где информация хранится в топологических дефектах пространства-времени.