我国量子磁传感器创新方案问世 精密测量领域实现重大突破

我国在低温强磁场量子传感领域取得关键技术突破，一项基于全新物理机制的磁传感器方案正式亮相。1月21日披露的科研成果显示，研究团队在大角度转角双层石墨烯体系中，首次观测到量子化“中国结”图案，并以此为核心提出新型磁传感方案，为高端磁测量仪器提供了全新技术路径，有望破解复杂环境下磁场探测的行业难题。

在精密测量仪器领域，低温强磁场环境下的磁场探测一直是块“硬骨头”。当前主流的核磁共振法虽精度可观，但对磁场均匀度的要求近乎苛刻——一旦探测环境存在磁场梯度或复杂干扰，信号便会模糊失真，难以实现微观层面的精准定位。这一痛点，在量子材料研究、高端仪器校准等前沿场景中尤为突出，也成为制约我国相关领域科研与产业升级的关键因素。

该技术的核心突破，源于一套精准设计的微纳器件构建体系。研究团队通过机械剥离技术获取高纯单层单晶石墨烯，以20°—30°的精准角度完成两层石墨烯的干法转移堆叠，再经高质量六方氮化硼封装，最终形成微米尺度的功能器件。这套体系的精妙之处在于，能在强磁场环境中触发独特的层间弱耦合效应，进而显现出形态酷似传统中国结、尺寸均一的量子化图案，为传感功能实现奠定了物理基础。

量子化“中国结”并非单纯的物理现象，其背后的机制直接决定了新型传感器的核心性能。理论计算表明，该图案源于电场驱动下的层间电荷转移相变，内部电子相切换的临界电场，由层间极化与库伦相互作用主导的电容能“博弈”决定。而这项技术的核心创新点，正是将这一物理机制转化为可量化的测量手段——利用“中国结”特征峰间距与磁场强度的严格线性关系，如同用刻度尺量取长度般，精准反推磁场强度，相当于为磁场测量配备了微米级的“精准标尺”。

与现有主流技术相比，该新型磁传感方案针对性解决了低温强磁场探测的核心痛点。当前广泛应用的核磁共振法，虽测量精度达标，但对磁场均匀度要求极为苛刻，在存在磁场梯度或复杂干扰的场景中，信号易模糊失真，无法实现微观层面的精准定位。而新方案依托微纳器件的量子特性，彻底摆脱了对磁场均匀度的依赖，将磁场探测从“模糊轮廓”升级为“高清微观地图”，在复杂磁场环境下的探测精度与空间分辨率实现质的飞跃，天生适配低温强磁场这一特殊应用场景。

从技术适配性与行业价值来看，该方案的特点的契合高端科研与产业的核心需求。当前我国高端科研级磁传感器面临核心技术“卡脖子”问题，而这项技术填补了我国在低温强磁场量子传感领域的空白，其无需依赖均匀磁场、高空间分辨率的特点，可精准匹配量子材料研究、高端仪器校准等前沿场景。同时，作为基于新原理的技术路径，它打破了传统传感技术的局限，为高端磁测量仪器自主研发提供了全新方向，契合传感器产业高质量发展的战略需求。

从技术落地前景来看，该方案后续将向阵列化集成方向推进，目标实现对复杂磁场环境的高密度、高分辨标定。随着技术成熟，其应用场景将进一步拓展至量子材料研究、精密计量校准、量子计算配套设备等领域，凭借自身独特的技术特点，成为低温强磁场场景下的新一代磁强计优选方案，为我国高端传感技术升级注入动力。