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De minuscules défauts dans un cristal de nitrure de bore fonctionnent comme des capteurs magnétiques ultra-sensibles. Mais leur signal ressemble à une radio dont l'antenne est mal réglée : au lieu d'une note claire, on capte une large gamme de bruit. Une impulsion micro-onde classique, sur une seule fréquence, ne touche qu'une petite partie de ces « stations de radio ».

Les chercheurs ont utilisé la modulation de fréquence : la fréquence de l'impulsion glisse progressivement, comme un doigt qui parcourt une corde de guitare. Cette technique a fait passer dans l'état souhaité quatre fois plus de défauts qu'une fréquence fixe. En conséquence, le temps de mesure a été réduit d'un facteur 16.

La méthode est implémentée sur une puce programmable et ne nécessite pas d'équipement coûteux. Elle rend les capteurs quantiques à base de défauts dans le nitrure de bore adaptés à un fonctionnement dans des conditions réelles, là où il y a beaucoup de perturbations électriques et magnétiques.

Une guitare dont on fait glisser le doigt sur la corde sonne plus fort et plus clairement que la même corde pincée en un seul point. Ici, c'est pareil : la fréquence glissante aide à entendre un faible signal quantique même dans le bruit.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.05013

Negatively charged boron vacancies (V$$_{\text{B}}^{-}$$) in hexagonal boron nitride (hBN) comprise a promising quantum sensing platform, optically addressable at room temperature and transferrable onto samples. However, broad hyperfine-split spin transitions of the ensemble pose challenges for quantum sensing with conventional resonant excitation due to limited spectral coverage. While isotopically enriched hBN using $$^{10}$$B and $$^{15}$$N isotopes (h$$^{10}$$B$$^{15}$$N) exhibits sharper spectral features, significant inhomogeneous broadening persists. We demonstrate that, implemented via frequency modulation on an FPGA, a frequency-ramped microwave pulse achieves around 4-fold greater $$|0\rangle\rightarrow|-1\rangle$$ spin-state population transfer and thus contrast than resonant microwave excitation and thus 16-fold shorter measurement time for spin relaxation based quantum sensing. Quantum dynamics simulations reveal that an effective two-state Landau-Zener model captures the complex relationship between population inversion and pulse length with relaxations incorporated. Our approach is robust and valuable for quantum relaxometry with spin defects in hBN in noisy environments.