Científicos han explorado un nuevo modo de operación para magnetómetros cuánticos basados en centros de vacante de nitrógeno (NV) en diamante. En lugar de operar estos sensores en su régimen estable habitual, han forzado deliberadamente un sistema de bucle de retroalimentación a operar más allá de su punto de estabilidad. Este enfoque ha permitido que el magnetómetro se convierta en un oscilador auto-sostenido, cuyo ciclo límite es generado por el propio bucle de control. Este método podría mejorar la sensibilidad y las capacidades de detección de estos dispositivos.

El experimento se centró en un magnetómetro de onda continua basado en un conjunto de centros NV, cuya frecuencia de sondeo se bloqueó por modulación de frecuencia (FM) a un flanco de su resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR). Al aumentar la ganancia del bucle de software, G, el sistema fue impulsado a través de una bifurcación de flip (duplicación de período) de su mapa de retroalimentación discreto. Más allá de una ganancia crítica, Gc, el bucle dejó de ser estable y comenzó a auto-oscilar, generando un ciclo límite que es intrínseco al sistema.

Se ha derivado una condición de umbral, Gc = 2Dcal/Dtrue, que relaciona la ganancia crítica con la relación entre la pendiente de transducción de la señal de ODMR en el momento de la calibración (Dcal) y su valor actual (Dtrue). Los resultados experimentales en el prototipo muestran una bifurcación con un inicio en Gc ≈ 2, lo que concuerda con las predicciones para un bucle auto-calibrado. Además, se observaron fluctuaciones críticas sub-umbral que seguían una divergencia de la forma √(G/(2-G)), validando el modelo teórico. Este nuevo modo de operación abre vías para un sensado cuántico más robusto y potencialmente más sensible, especialmente en entornos donde la estabilidad del sensor es crucial.