量子精密测量行业赋能白皮书.pdf

量子精密测量是利用量子特性(能级跃迁、相干叠加、量子纠缠)获得突破经典测量技术极限,开拓物理信息感知维度的新一代精密测量感知技术。随着集成电路、生命健康、脑科学、空天科技、深地深海等科技前沿领域的飞速发展,以高精度、小型化、低成本为特点的量子精密测量技术逐步成熟。量子精密测量技术一方面有望在测量精度、灵敏度、分辨率等方面超越现有技术,另一方面可开发新的应用场景,成为新一代产业变革的底层技术,是量子信息技术下一个“离产业最近”的方向,或将率先实现大规模产业化应用。A.核心技术指标
钻石中的NV色心是一种极具潜力的固态自旋体系,能够作为从直流到吉赫兹频段的磁场,以及电场、温度、应力等物理量的量子精密测量探针。单个NV色心仅有原子级大小,能够实现单分子级别的磁共振探测。二维系综NV色心阵列能够在毫米级大视野内实现光学衍射极限分辨率的矢量磁场成像,灵敏度通常能到nT/√Hz。体系综NV色心能制成与原子磁力计和超导量子干涉仪类似的高灵敏探头,矢量磁场灵敏度能到亚pT /√Hz。
由于良好的生物兼容性,含有NV色心的钻石能在室温大气环境下进入生物系统,实现对生物体疾病相关生命活动的原位检测。而且由于钻石的稳定性,NV色心探针对于环境容忍度极高,能兼容极低温到高温、高压、强磁场、强辐射等极端环境。

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