我国科学家在纳米尺度量子精密测量领域取得重要进展
量子精密测量是一项基于量子力学原理、通过操控量子态以突破经典测量极限的综合性技术。该技术融合了原子物理、光子学与电子工程等多个学科，构建出以量子相干、纠缠和压缩态为核心的体系，其测量精度可达纳米量级，较传统方法提升了两个数量级以上。
在微观尺度下，电子自旋作为其基本属性之一，类似于微型磁针。基于金刚石中的氮-空位（NV）色心构建的量子传感器，凭借其纳米分辨率和高灵敏磁探测能力，已成为实现单自旋探测的关键手段之一。
经过多年研究积累，科研人员在自旋量子调控技术以及金刚石量子传感器核心器件与系统集成方面取得显著进展，前期已能通过频谱特征识别具有特定“标记”的单自旋信号。然而，在复杂背景噪声中稳定捕捉任意单个自旋的微弱信号，一直是该领域面临的技术瓶颈。这不仅对传感器灵敏度提出更高要求，也对空间分辨率提出了新的挑战。
为解决这一难题，研究团队致力于高品质金刚石量子传感器的自主研发，历经多轮优化与迭代，贯通了包含20余道工艺节点的完整制备流程，掌握了核心关键技术。通过材料制备与量子操控路径的协同创新，首次实现了纠缠增强型纳米单自旋探测技术。该技术在固态体系中同步提升了磁信号的灵敏度与空间分辨率，为推动纳米尺度量子精密测量技术的发展奠定了坚实基础。
在材料方面，研究团队采用自主开发的超高纯度金刚石晶体生长与纳米级定点掺杂工艺，成功制备出间距仅为5纳米的氮-空位色心对结构。这种精确的空间布局，是实现量子纠缠增强探测的关键前提。在探测方法上，团队创造性地将两个色心制备为特定类型的量子纠缠态，使其能够抑制远端背景噪声，同时增强对近端目标自旋信号的捕获能力。这一策略成功化解了信号放大与噪声抑制之间的矛盾，使空间分辨率提升了1.6倍。
本次技术突破带来了三大核心进展：
- 实现了对相邻两个“暗”电子自旋的精准区分与探测；
- 在复杂噪声环境下，将探测灵敏度提升至单传感器水平的3.4倍；
- 具备了对不稳定性自旋信号进行实时监测与主动调控的能力。
这一成果不仅从实验角度验证了量子纠缠在纳米尺度传感中的优势和巨大潜力，还进一步证明了金刚石量子传感器可作为高精度的纳米磁强计，为从原子尺度探索量子材料提供了全新途径。未来，该技术有望在凝聚态物理、量子生物学、化学等前沿领域发挥革命性作用，推动相关研究迈入更高精度和更深层次的发展阶段。