Un diapason sonne quand on le frappe. Ses branches oscillent et le son se fait entendre jusqu'à ce que la vibration s'éteigne. Dans le monde quantique, il existe aussi ses propres « diapasons » — par exemple, un défaut dans un diamant qui répond au champ magnétique, et un tube de carbone capable de vibrer à des fréquences des milliards de fois plus élevées que la note « la ». Dans ce nouveau travail, ces deux objets ont été amenés à se ressentir l'un l'autre.

Un défaut dans un diamant est un endroit où un atome de carbone est remplacé par un atome d'azote, et où le site voisin du réseau est vide. Un tel centre azote-lacune se comporte comme un minuscule aimant, sensible à son environnement. À côté, on suspend un nanotube de carbone — un cylindre creux de quelques atomes d'épaisseur. On fait passer un courant continu dans le tube, ce qui génère un champ magnétique autour de lui. Ce champ agit sur le spin du défaut — une rotation interne, semblable à l'aiguille d'une boussole. Lorsque le tube vibre, le champ varie et le spin répond.

Ainsi naît un hybride : le mouvement mécanique se transforme en signal magnétique et inversement. Cela permet d'écrire de l'information quantique dans les vibrations du tube et de la lire via le spin du diamant. Les auteurs ont calculé que la force d'interaction est suffisante pour créer des portes quantiques — les opérations de base des futures machines de calcul. L'avantage principal est que tout se passe à température ambiante, sans installations de refroidissement encombrantes.

L'idée rappelle la mécanique ancienne, où des engrenages transmettent la rotation. Mais ici, au lieu de dents, ce sont des champs magnétiques, et au lieu de roues, des objets quantiques uniques. Pour revenir au diapason : maintenant, deux « branches » oscillent en synchronie, bien que séparées par le vide. L'une vibre à cause du courant, l'autre à cause du magnétisme quantique, et ensemble elles peuvent stocker et traiter l'information d'une manière qu'aucun instrument classique ne sait faire.