Des physiciens de l’Université de technologie de Delft ont utilisé des ondes radio pour contrôler le magnétisme du noyau d’un seul atome, selon une étude présentée dans Nature Communications et datée du 24 octobre 2026 selon les listings de Springer. Ce résultat, dont le mécanisme reste inexpliqué, pourrait ouvrir des pistes pour stocker et lire l’information quantique.
Le groupe de Sander Otte utilise un microscope à effet tunnel modifié pour envoyer des signaux électriques extrêmement précis à des atomes individuels. Dans ses travaux antérieurs, l’équipe s’était surtout intéressée au spin électronique de l’atome, plus facile à lire. Le spin nucléaire, lui, n’apparaissait qu’indirectement, par le biais de l’interaction hyperfine, qui intrique légèrement le noyau et l’électron, a indiqué l’université.
Les physiciens pensaient depuis longtemps qu’il était impossible de piloter directement ce spin nucléaire avec ce type de dispositif.
Deux signaux, un seul atome
Dans la nouvelle expérience, dirigée par la première autrice, Hester Vennema, l’équipe a envoyé deux signaux à l’atome simultanément. L’un visait l’électron, l’autre le noyau. Les chercheurs ont adapté une technique appelée double résonance électron-noyau afin qu’elle fonctionne sur un seul atome de titane 47, un isotope dont le spin nucléaire est de 5/2.
Ils ont constaté qu’il était possible de renverser le spin nucléaire même lorsque les deux spins étaient en grande partie désintriqués.
« Selon notre compréhension simple, cela ne devrait pas vraiment se produire », a déclaré Sander Otte, responsable de l’étude. « Le spin nucléaire ne devrait absolument pas être sensible aux signaux électriques d’un microscope à effet tunnel », a-t-il ajouté.
Pour décrire le dispositif, Hester Vennema a recours à une image: « On peut comparer cela aux cordes d’une guitare ». Chaque rotation de spin ne répond qu’à sa propre fréquence, et les « notes » d’un spin nucléaire sont 100 à 1 000 fois plus graves que celles d’un électron, a-t-elle précisé.
Pourquoi les spins nucléaires comptent
Le spin d’un noyau est bien plus faible que celui d’un électron, mais il est aussi « bien mieux protégé du monde extérieur », explique Sander Otte. Les spins nucléaires sont donc intéressants pour stocker l’information quantique en toute sécurité. L’article indique que le noyau peut être piloté efficacement, quelle que soit son hybridation avec le spin de l’électron. Selon la prépublication, les auteurs y voient une condition nécessaire pour un contrôle direct dans le régime où les états de spin durent le plus longtemps.
Ce résultat s’appuie sur une étude de 2025 menée par le même laboratoire. Dans ces travaux, l’équipe a lu en une seule mesure l’état d’un unique spin nucléaire de titane-49 et a mesuré sa durée de vie, de l’ordre de quelques secondes.
Une question toujours en suspens
Pour l’instant, cette découverte soulève surtout des questions sur le mécanisme qui entraîne le spin nucléaire.
« Retour à la case départ, donc », a déclaré Otte. « C’est exactement ça, la science. Il y a toujours quelque chose de nouveau à élucider », a-t-il confié.
Article : « Nuclear magnetic resonance on a single atom with a local probe » – DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-026-78801-5
