我国科研团队在纳米尺度量子精密测量领域取得关键突破
量子精密测量技术依托量子力学原理，通过主动操控量子态，实现超越经典测量极限的高精度探测。该技术融合了原子物理、光学物理及电子工程等多领域知识，构建了以量子相干、纠缠和压缩态为核心的理论与应用体系。其测量精度可达纳米量级，较传统方法提升超过两个数量级。
在微观世界中，电子自旋是基本量子属性之一，类似于微型磁针。基于金刚石中氮-空位（NV）色心的量子传感器，因其纳米级空间分辨率与高灵敏磁探测能力，已成为实现单自旋探测的关键平台。
科研团队在自旋量子调控技术方面积累了丰富经验，已能通过频谱分析识别带有特定“标记”的单个自旋。然而，在复杂噪声背景下稳定捕获任意单自旋信号仍是重大挑战。这一难题对传感器的灵敏度与空间分辨率提出了更高要求。
为攻克该难题，团队自主研发高品质金刚石量子传感器，历经十年攻关，构建了包含20余道工艺流程的完整制备体系，掌握了多项核心关键技术。通过材料制备与量子操控的协同创新，团队首次实现了纠缠增强型纳米单自旋探测技术，显著提升了固态体系下的磁信号探测性能，为纳米尺度量子测量技术发展奠定了坚实基础。
在材料方面，研究团队利用自主开发的超纯金刚石生长和纳米级定点掺杂技术，成功构建出间距低至5纳米的NV色心对结构。这种精准的量子结构为后续的纠缠增强探测提供了关键支撑。在探测方法上，团队创新性地将双色心置于特殊的量子纠缠态中，使其能够有效屏蔽远距离背景噪声，同时放大近距离目标自旋信号，从而在信号增强与噪声抑制之间取得了平衡。该技术使空间分辨率提升了1.6倍。
技术突破带来三大进展
- 首次实现对两个相邻“暗”电子自旋的区分与探测；
- 在高噪声环境中将灵敏度提升至单传感器水平的3.4倍；
- 具备对不稳定自旋信号的实时监测与主动调控能力。
这一创新成果不仅从实验层面验证了量子纠缠在纳米传感中的优越性与应用潜力，也表明金刚石NV色心传感器可作为高性能的纳米磁强计，在原子尺度上为量子材料研究开辟新路径。未来，该技术有望在凝聚态物理、量子生物学及精密化学等领域发挥革命性作用，提供全新的研究手段。