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Un minuscule défaut dans un cristal de diamant agit comme une antenne sensible. Lorsqu'un champ magnétique oscille à proximité, ce défaut — une lacune d'azote — répond par une émission de lumière. Auparavant, pour capter le signal, il fallait accumuler de nombreuses mesures répétées, comme si l'on écoutait un murmure en collant l'oreille à une porte. Désormais, un seul bref « coup d'œil » suffit.

Les auteurs de l'étude ont montré que l'intensité et la phase d'un champ magnétique alternatif de fréquence 4 mégahertz peuvent être extraites de seulement deux mesures consécutives. La précision atteint 78 nanoteslas en amplitude et 63 milliradians en phase, avec une résolution temporelle de 320 microsecondes. Pour comparaison, 78 nanoteslas représentent environ cent mille fois moins que le champ magnétique terrestre.

Les chercheurs ont également vérifié ce qui se produit lorsque la fréquence du signal de test ne correspond pas à celle du champ, ainsi que le comportement de la méthode dans des champs intenses. Les erreurs peuvent alors être estimées à l'avance. De plus, le protocole permet de modifier la fréquence du signal de test en cours d'expérience — comme régler une radio en direct.

Cette approche rapproche l'utilisation de capteurs en diamant de l'observation en temps réel de processus magnétiques rapides : de l'activité des neurones aux vortex dans les supraconducteurs. Un diamant, une mesure — et un instantané de l'invisible.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.23712

Nitrogen-vacancy centers in diamond have been shown to be capable of detecting AC magnetic fields with high sensitivity, spectral resolution, and spatial resolution. However, most studies so far have focused on the regime of time-averaged or time-correlated measurements, while little attention has been paid to the single-shot regime. Here we show that the amplitude and phase of an AC field can be retrieved from a single pair of two consecutive measurements. We demonstrate this concept by measuring a 4 MHz AC field with a per-shot amplitude and phase sensitivity of 78 nT and 63 mrad, respectively, at a temporal resolution of 320 us. We also investigate the effects and quantify the errors resulting from probe frequency detunings, as well as operating in the strong field regime. Moreover, we showcase the ability of the measurement protocol to dynamically change the probe frequency in real-time. This work advances the use of NV centers for real-time measurements of AC magnetic fields.