Un diamante escucha el campo magnético en un instante exprés
Un diminuto defecto en el cristal de un diamante funciona como una antena sensible. Si un campo magnético oscila cerca, este defecto —una vacancia de nitrógeno— responde con un destello de luz. Antes, para escuchar la señal, había que acumular muchas mediciones repetidas, como quien escucha un susurro pegando el oído a la puerta. Ahora basta con una breve «mirada».
Los autores del trabajo demostraron que la intensidad y la fase de un campo magnético variable de 4 megahercios se extraen de solo dos mediciones consecutivas. La precisión es de 78 nanoteslas en amplitud y 63 milirradianes en fase, con una resolución temporal de 320 microsegundos. Para que nos hagamos una idea: 78 nanoteslas es aproximadamente cien mil veces más débil que el campo magnético terrestre.
Los científicos también comprobaron qué ocurre cuando la frecuencia de la señal de prueba no coincide con la del campo, y cómo se comporta el método en campos intensos. Los errores pueden estimarse de antemano. Además, el protocolo permite cambiar la frecuencia de la señal de prueba durante el experimento, como sintonizar una radio en marcha.
Este enfoque acerca el uso de sensores de diamante a la observación en tiempo real de procesos magnéticos rápidos: desde la actividad de las neuronas hasta los vórtices en superconductores. Un diamante, una medición, y una instantánea de lo invisible.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.23712
Nitrogen-vacancy centers in diamond have been shown to be capable of detecting AC magnetic fields with high sensitivity, spectral resolution, and spatial resolution. However, most studies so far have focused on the regime of time-averaged or time-correlated measurements, while little attention has been paid to the single-shot regime. Here we show that the amplitude and phase of an AC field can be retrieved from a single pair of two consecutive measurements. We demonstrate this concept by measuring a 4 MHz AC field with a per-shot amplitude and phase sensitivity of 78 nT and 63 mrad, respectively, at a temporal resolution of 320 us. We also investigate the effects and quantify the errors resulting from probe frequency detunings, as well as operating in the strong field regime. Moreover, we showcase the ability of the measurement protocol to dynamically change the probe frequency in real-time. This work advances the use of NV centers for real-time measurements of AC magnetic fields.
El centro de nitrógeno-vacancia en un diamante es tan sensible que puede detectar el campo magnético de un solo electrón a una distancia de varios nanómetros.