圣路易斯华盛顿大学团队研制超强量子传感器 可测3万倍大气压下量子信息

在探索量子世界的征途中，科学家们始终面临着一个难题：如何在极端高压环境下精准捕捉量子行为？这一挑战的核心在于，传统传感器在承受巨大压力时极易失效，导致关键数据丢失。如今，来自圣路易斯华盛顿大学（WashU）的物理学家团队通过创新材料技术，成功突破了这一瓶颈。

研究团队开发出一种基于超硬结晶氮化硼的量子传感器，其核心突破在于材料结构的特殊设计。通过中子辐射束对氮化硼薄片进行精准处理，研究人员移除了部分硼原子，形成稳定的原子空位。这些空位成为电子的“天然陷阱”，被捕获的电子自旋能量对磁场、应力等物理参数的变化高度敏感，从而构建起一个微观级的“量子探测器”。

实验数据显示，该传感器在承受超过地球大气压3万倍的极端压力时，仍能清晰捕捉二维磁体磁场的微小波动。这种性能源于氮化硼材料本身的超强机械稳定性，以及电子自旋与外界物理场的量子耦合效应。研究团队在《自然・通讯》9月刊中详细阐述了技术原理，指出这种传感器为高压量子物理研究开辟了新路径。

目前，研究人员已将测试范围扩展至模拟地球核心高压环境的岩石样本。通过监测电子自旋信号的变化，科学家能够解析材料在极端条件下的量子态演化，这一能力对地质物理、材料科学等领域具有重要价值。下一步，团队计划优化传感器结构，进一步提升其在复杂物理场中的检测精度。