Un récepteur radio classique capte les ondes avec une antenne métallique. Ici, l'antenne est un atome unique dont l'électron est placé sur une orbite très lointaine – comme un satellite sur une orbite haute autour de la Terre. Ces atomes sont appelés atomes de Rydberg. Un faible champ micro-onde agit sur cet électron éloigné, et le spectre de l'atome présente une raie double – comme si une corde se mettait soudain à vibrer sur deux notes.

Les scientifiques ont dirigé deux lasers et un signal micro-onde vers un nuage de tels atomes. En mesurant la scission de la raie spectrale, ils ont appris à déterminer simultanément la fréquence et l'intensité du champ. En ajoutant une seconde tonalité micro-onde, ils ont atteint une sensibilité inférieure à un microvolt par centimètre – c'est comme entendre un murmure au milieu d'un vacarme. Le capteur fonctionne dans une gamme allant jusqu'à 3 GHz, c'est-à-dire qu'il capte des signaux allant des ondes radio aux micro-ondes.

Un tel capteur est utile pour vérifier avec précision les champs électriques dans les laboratoires, en médecine et dans les technologies de communication. Il ne nécessite pas de calibration pour chaque fréquence et ne craint pas les champs intenses. C'est un pas vers des mesures de référence, où les atomes servent de règle pour l'électricité.