技术突破核心 - 基于工程化钻石缺陷打造出新型钻石量子传感器 其磁场探测灵敏度较现有技术提升约40倍 [1] - 传感器可揭示凝聚态材料中此前不可见的隐秘磁波动 为研究石墨烯 超导体等量子材料打开新窗口 [1] - 技术关键在于在钻石表面植入两个相距仅约10纳米的氮空位中心 使它们在量子力学层面发生相互作用并形成量子纠缠 [1] 技术实现细节 - 方法基于实验室培育的超高纯度钻石 比天然钻石纯净得多 植入的缺陷极其微小 数十亿个原子组成的晶格中仅缺失一个原子 [1] - 氮空位中心的植入过程以超过每秒3万英尺的速度用氮分子轰击钻石 使分子解离成两个氮原子 并在可控能量下穿透至钻石表面下约20纳米处 [1] - 精确的深度与间距使氮原子电子自发产生量子纠缠 成为实现高灵敏度探测的关键 [1] 应用与影响 - 突破使研究人员首次在原子尺度至可见光波长之间的关键区间 直接观测此前难以获取的磁噪声与电子行为 [2] - 可观测电子在材料中传播与散射的过程 以及超导材料在特殊条件下出现的磁通涡旋演化 [2] - 新型量子传感器未来有望用于研究非常规超导 拓扑量子态等前沿课题 并为下一代量子材料设计提供实验依据 [2]