Deux minuscules émetteurs, chacun de la taille d'un atome, peuvent ensemble accomplir ce qu'ils ne pourraient pas faire séparément. Il s'agit de la diffusion de la lumière — lorsque la lumière frappe des particules et se disperse dans toutes les directions. En général, une paire de particules ne diffuse la lumière que légèrement plus qu'une seule. Mais de nouveaux calculs révèlent un régime où la réponse de la paire devient énorme — comme si deux lampes de poche faibles se mettaient soudain à briller plus fort qu'un projecteur.

Le secret réside dans le fait que les particules doivent être hors équilibre. Dans un système calme et ordinaire, une règle s'applique : l'énergie absorbée par les particules ne peut pas dépasser celle qu'elles émettent. C'est comme une balance toujours en équilibre. Mais si l'on pompe de l'énergie dans les particules — par exemple avec un laser — la balance penche. Alors apparaissent des résonances exactes où la diffusion est fortement amplifiée. À l'équilibre, cela est impossible ; là, les résonances ne sont qu'approximatives et l'amplification est limitée.

Le cas le plus intéressant est celui où un dipôle est électrique et l'autre magnétique. La réponse magnétique d'une particule isolée est généralement faible, mais dans une paire, elle peut être amplifiée. Les auteurs ont montré que même des nanoparticules métalliques, décrites par le modèle de Drude, ne peuvent pas dépasser la réponse optimale d'un dipôle isolé à l'équilibre. Mais hors équilibre, elles le peuvent. Cela ouvre la voie à la création de nanoantennes capables de capter et de rediriger la lumière avec une efficacité sans précédent.