我国量子传感再获突破！上海微系统所亚10pT级量子磁强计实现关键技术突破

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术全国重点实验室宣布，在金刚石量子传感领域取得关键突破，成功实现亚 10pT 级高灵敏金刚石量子磁强计，为低频弱磁场探测提供全新技术方案，相关成果已发表于国际光学权威期刊《ACS Photonics》。

高灵敏度磁传感是基础物理、生物医学、地球物理勘探及工业精密检测等领域的核心支撑技术。在集成电路微安级漏电流检测、心磁图成像等应用中，设备不仅需要超高灵敏度，还需在 1–100 Hz 低频段有效抑制 1/f 噪声，这一直是金刚石磁强计走向实用化的核心瓶颈。此前，在不依赖磁通集中器的前提下，同时实现低频高灵敏度与强噪声抑制难度极大。

针对这一难题，研究团队从光学激发与噪声抑制两大方向创新攻关，构建了一套低功耗、高性能的量子磁传感系统。该系统在仅 35 mW 激光功率与 1 mW 微波功率的条件下，实现关键性能跃升：1–1000 Hz 频段内灵敏度达7.9 pT·Hz-1/2，近直流频段 1/f 转折频率压至1 Hz，长时间测量磁场漂移仅3 nT，在连续波光探测磁共振体系中达到国际领先水平。

团队核心技术创新亮点突出：

一是采用561 nm 黄绿光激光高效激发。相较于传统 532 nm 激光，561 nm 激发可将 NV-/NV0 比例提升 1.4 倍，降低光电离效应，显著增强光探测磁共振荧光对比度，在低激光功率下实现更高探测效率。

二是独 创π 相位双共振抑制技术。通过共模抑制有效抵消温度漂移带来的共振频率偏移，相比传统单点锁定方案，大幅提升近直流频段测量稳定性，为静磁场与超低频磁场探测提供可靠保障。

业内专家表示，这款亚 10pT 级磁强计在生物医疗成像、地质勘探、芯片无损检测等场景应用潜力巨大。未来，团队将聚焦系统微型化、集成化研发，加速推动金刚石量子精密测量技术从实验室走向工业与医疗现场，为我国高端传感与量子科技产业提供关键支撑。