Dans une pièce sombre, un minuscule diamant émet une lueur rouge lorsqu'il est éclairé par un laser vert. Cette lumière n'est pas une décoration, mais un signal : sa luminosité change si un champ magnétique est présent. Le diamant contient des défauts — des atomes d'azote avec une lacune voisine. Ils agissent comme des aiguilles sensibles qui s'orientent sous l'effet d'un aimant.
Pour éviter que ces aiguilles ne tremblent sous l'effet de chocs aléatoires, on les place dans un résonateur — une minuscule cavité où la lumière rebondit entre des miroirs. La cavité amplifie le signal et divise les niveaux d'énergie du diamant en plusieurs raies proches. Auparavant, on utilisait une seule raie ; désormais, on en lit plusieurs simultanément — comme régler un récepteur radio sur plusieurs stations à la fois. C'est ce qui a permis le gain : la sensibilité a presque triplé pour atteindre 12 picoteslas — soit un milliard de fois plus faible que l'aimant sur la porte du réfrigérateur.
Et ce n'est pas tout. Les calculs montrent que la sensibilité peut atteindre 100 femtoteslas, soit encore cent fois mieux. Cela frôle la limite imposée par le bruit thermique — les mouvements aléatoires des atomes dans le capteur lui-même. Une telle précision suffirait pour écouter l'activité d'un seul neurone ou détecter des fissures cachées dans le métal.
Le capteur à diamant fonctionne à température ambiante, sans cryostat encombrant. On peut l'intégrer dans une puce et le glisser dans sa poche. Les champs magnétiques révèlent beaucoup de choses sur le monde : de l'activité cérébrale aux courants océaniques. Désormais, nous disposons d'un outil qui entend leur murmure.
Le diamant est le meilleur ami non seulement des jeunes filles, mais aussi des physiciens : son réseau cristallin est si pur que les défauts-aiguilles conservent leur état quantique pendant des millisecondes — une éternité à l'échelle quantique.