我国科研团队在纳米尺度量子精密测量领域取得重大进展
量子精密测量是一项融合原子物理、物理光学与电子工程等多学科知识的技术体系，其核心在于利用量子相干、纠缠和压缩态等量子特性，突破经典测量手段的精度极限。该技术能够实现纳米级的测量精度，较传统方法提升两个数量级以上，具有广阔的应用前景。
在微观世界中，电子自旋作为其基本属性之一，具有类似微小磁针的特性。而金刚石中的氮-空位（NV）色心量子传感器，因其卓越的空间分辨率与磁信号探测灵敏度，已成为单自旋探测的重要工具。该类传感器在纳米尺度上展现出独特的性能优势。
科研团队在长期研究基础上，构建了高精度的自旋量子调控体系，并开发出关键的金刚石量子传感器件与相关装备。早期研究已实现通过频谱分析识别具有特定标记的单自旋。然而，如何在复杂背景噪声中稳定捕获任意单个自旋的微弱信号，仍然是这一领域亟待解决的关键难题。这不仅对传感器的灵敏度提出更高要求，也对空间分辨率提出了新的挑战。
为攻克这一技术瓶颈，研究团队专注于高品质金刚石量子传感器的自主研制，历经十年攻关，打通了涵盖20余道工艺环节的完整制造流程，掌握了其中多项关键技术。通过材料制备与量子操控路径的协同创新，团队首次实现了基于量子纠缠的纳米单自旋探测方法，使固态体系中的磁信号探测灵敏度与空间分辨率实现同步提升，为纳米尺度量子精密测量技术的发展提供了重要支撑。
在材料方面，研究团队采用自主研发的高纯度金刚石晶体生长与纳米级定点掺杂技术，成功构建出间距仅为5纳米的NV色心对结构。这一空间精度的突破，为后续量子纠缠增强探测奠定了关键基础。在探测方法上，团队创新性地将两个色心置入特定的纠缠态，使它们能够有效抑制远距离背景噪声，同时放大来自目标自旋的独特信号。这一设计成功化解了信号增强与噪声干扰之间的矛盾，实现了空间分辨率1.6倍的提升。
该研究成果带来了三方面的重要突破：
- 成功识别并探测到两个相邻的“暗”电子自旋信号；
- 在噪声干扰环境下，将灵敏度提升至单传感器水平的3.4倍；
- 实现了对不稳定自旋信号的实时监测与主动调控。
这项成果不仅验证了量子纠缠在纳米尺度传感应用中的潜力，也表明金刚石量子传感器有望成为新一代纳米磁强计，为量子材料在原子尺度上的研究打开新的窗口。该技术未来有望在凝聚态物理、量子生物学及化学等领域发挥革命性作用，推动基础科学与应用技术的深度融合。