Publié le 26 novembre 2025 17h16. Des chercheurs de l’Université de Princeton ont mis au point un capteur quantique révolutionnaire, basé sur des défauts artificiels dans un diamant, capable de détecter des champs magnétiques infimes avec une précision inégalée. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les matériaux de haute technologie, notamment les supraconducteurs et le graphène.
- Le nouveau capteur quantique est environ 40 fois plus sensible que les technologies existantes.
- Il utilise l’intrication quantique de deux défauts dans un diamant pour mesurer les fluctuations magnétiques à l’échelle nanométrique.
- Cette technologie permet d’étudier directement les propriétés magnétiques des matériaux, ouvrant la voie à des applications potentielles dans des domaines tels que l’imagerie médicale et l’électronique.
Jusqu’à présent, l’étude des phénomènes magnétiques à l’échelle nanométrique, où les lois de la physique classique ne s’appliquent plus, restait un défi majeur pour les scientifiques. Les champs magnétiques se comportent de manière imprévisible dans ces conditions, rendant leur mesure indirecte et souvent imprécise. L’équipe de Princeton a relevé ce défi en développant un capteur capable de « voir » ces minuscules champs et leurs variations avec une clarté sans précédent.
Cette percée technologique repose sur l’utilisation de diamants synthétiques extrêmement purs, dans lesquels sont créés artificiellement des défauts appelés centres de vacance d’azote (centres NV). Ces imperfections, bien que minuscules – ne représentant qu’un atome manquant dans la structure cristalline du diamant – sont particulièrement sensibles aux champs magnétiques environnants. L’innovation majeure réside dans l’intrication quantique de deux de ces centres NV, un phénomène décrit par Albert Einstein comme une « action effrayante à distance ».
L’intrication quantique permet aux deux défauts de fonctionner de manière synchronisée, quelle que soit leur distance. En mesurant l’état de l’un, on obtient instantanément des informations sur l’état de l’autre. Cette corrélation permet de « trianguler » les fluctuations magnétiques parasites et de les distinguer du signal de mesure réel, améliorant considérablement la précision du capteur.
« Vous avez ici un tout nouveau terrain de jeu », a déclaré Nathalie de Léon, professeure de génie électrique et de technologie de l’information et auteur principal de l’étude. « Avec les techniques traditionnelles, vous ne pouvez tout simplement pas voir ces choses. »
Nathalie de Léon, professeure de génie électrique et de technologie de l’information
Philip Kim, un physicien expérimental de Harvard qui n’a pas participé à l’étude, souligne l’importance de cette nouvelle approche : « Il s’agit d’une toute nouvelle façon de faire fonctionner ce capteur quantique qui nous permet d’étudier quelque chose qui n’était pas possible auparavant ». Il précise que cette technologie permet désormais d’examiner directement des matériaux réels, plutôt que des arrangements d’atomes artificiels et complexes.
Les applications potentielles de ce capteur quantique sont vastes. Les supraconducteurs, des matériaux capables de conduire l’électricité sans perte d’énergie, pourraient révolutionner les réseaux électriques et permettre la création de trains à sustentation magnétique. Le graphène, un matériau extrêmement fin et résistant, promet des avancées dans l’électronique et les matériaux composites. La capacité de sonder les propriétés magnétiques de ces matériaux avec une telle précision pourrait accélérer leur développement et ouvrir la voie à de nouvelles découvertes.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue scientifique Nature. Consultez l’article original ici.
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