Le champ magnétique est invisible, mais on peut l'entendre. Les atomes de rubidium dans une cellule de verre y réagissent comme des cordes à l'archet : les ondes radio les font osciller entre des états d'énergie. La fréquence de ces oscillations dépend de l'intensité du champ, et leur amplitude, de sa direction. La spectroscopie transforme ces oscillations en signal mesurable.

Les magnétomètres ordinaires deviennent aveugles lorsque le champ est aligné avec le faisceau laser : le signal disparaît et l'instrument ne voit plus le champ. Ici, cette zone morte est contournée : les ondes radio sont polarisées circulairement, comme un tire-bouchon, et les atomes y répondent quelle que soit l'orientation du champ. Les scientifiques calibront l'appareil en faisant tourner le champ externe et en enregistrant comment la réponse change. Ainsi, le capteur sait où se trouve chaque « tire-bouchon » et comment l'interpréter.

Une telle précision ouvre la voie à des capteurs miniatures pour la navigation sans GPS, pour la cartographie des anomalies magnétiques en géologie et pour des scanners médicaux qui voient les faibles champs du cœur et du cerveau. Tout cela, sans optique encombrante et sans faire tourner le capteur lui-même.