Chaque particule élémentaire possède sa propre rotation : le spin. Ces minuscules toupies magnétiques tremblent sans cesse, produisant un faible bruit. Pour l'entendre, il faut surmonter le vacarme de la lumière utilisée dans les détecteurs. Mais dans un diamant contenant des défauts artificiels – les centres NV –, les chercheurs ont trouvé une faille. Les atomes d'azote voisins de ces défauts agissent comme des « magnétophones » stables : leurs noyaux enregistrent le frémissement des spins électroniques, en ignorant la cacophonie lumineuse.
En effectuant des lectures répétées par spectroscopie, ils ont accumulé ce murmure utile et réduit le bruit total de 3,8 décibels – tout près de la limite quantique fondamentale. Pour la première fois, les corrélations entre spins sont apparues sans distorsion : comment ils « se parlent ». Cela ouvre l'ère de capteurs quantiques d'une sensibilité inouïe. Par exemple, ces défauts peuvent déjà détecter le champ magnétique d'une seule molécule de protéine – et fonctionner à l'intérieur d'une cellule vivante. Et à terme, on pourra comprimer les états de spin pour des mesures encore plus précises.
Les centres NV peuvent détecter le champ magnétique d'une seule molécule de protéine – on essaie de les utiliser comme nanocapteurs à l'intérieur des cellules vivantes.