Точечный дефект в кристаллической решётке нитрида бора работает как миниатюрный оптический индикатор. При возбуждении светом он испускает свечение, цвет которого сдвигается в красную область с ростом температуры: это классическая термометрическая зависимость. Параллельно, если воздействовать на дефект микроволновым излучением, его яркость начинает осциллировать, причём частота этих пульсаций строго привязана к величине внешнего магнитного поля. Физический механизм кроется в спине электрона — квантовом аналоге вращающегося волчка, который изменяет свою ориентацию под влиянием магнетизма. Таким образом, один и тот же точечный источник независимо кодирует тепловую информацию (через спектральный сдвиг) и магнитную (через модуляцию интенсивности). Методологически подход опирается на ранние эксперименты Раби по магнитному резонансу, а появление перестраиваемых лазеров, в создании которых участвовал Таунс, сделало возможным исследование одиночных дефектов.

Миниатюризация достигла уровня, позволяющего разместить сенсор прямо на торце оптоволокна. Получается зонд толщиной с человеческий волос, который можно ввести в работающий микрочип или внутрь живой клетки, не нарушая их функционирования. По сравнению с аналогичными устройствами на основе дефектов в углеродных материалах, таких как алмаз, нитрид бора значительно дешевле и технологичнее в обработке. Это открывает перспективу создания доступных многофункциональных приборов, где методы спектроскопии (анализ спектра свечения) и фотометрии (измерение яркости) естественно объединяются с магнитометрией на одном квантовом объекте.