Один электрон в магнитном поле — как крошечный волчок, который крутится и слабо «пищит» на своей частоте. Услышать этот писк напрямую почти невозможно: он тонет в шуме. Учёные придумали резонатор — сверхпроводящую микроволновую полоску, которая работает как камертон, настроенный на ту же ноту. Когда электрон оказывается рядом, его писк заставляет камертон звучать громче, и сигнал становится заметным.

Такой резонатор изготовили несколькими способами. Его качество (сколько колебаний он сохраняет без потерь) превышает 20 000 на уровне одного фотона — то есть он почти не рассеивает энергию. Резонатор стабильно работает даже в магнитном поле до 500 миллитесла, что важно для управления спинами. Благодаря такому усилению, одиночный спин можно детектировать либо прямым подсчётом фотонов, либо по сдвигу частоты резонатора — как если бы камертон чуть менял тон, когда рядом крутится волчок.