新型量子传感器可承受极端压力

量子物理学的世界已经很神秘，但当亚原子粒子这个奇怪的领域受到巨大的压力时会发生什么？事实证明，在压力下观察量子效应很困难，原因很简单：设计能够承受极端力的传感器具有挑战性。

近日，华盛顿大学的物理学家团队取得了一项重大科研突破，成功开发出一种能够承受极端压力的量子传感器。相关研究成果发表于《自然通讯》杂志。

在量子物理学领域，观察压力下的量子效应一直是个难题，主要原因在于设计能承受极端压力的传感器极具挑战性。而此次由华盛顿大学艺术与科学学院物理学助理教授 Chong Zu 领导的团队，利用中子辐射束从氮化硼薄片中击出硼原子，形成可捕获电子的空位。由于量子级相互作用，电子自旋能量会随附近材料的磁性、应力、温度等特性改变，通过追踪电子自旋，就能深入了解被研究材料的量子特性。

此前，团队曾基于钻石缺陷开发量子传感器，但钻石的三维结构使得传感器难以贴近被研究材料。相比之下，新传感器所在的氮化硼薄片厚度小于 100 纳米，约为人类头发丝的千分之一，传感器与被测材料间距不到 1 纳米，极大提升了检测精度。

在高压测试环境中，研究人员使用 “钻石砧”（由两块约 400 微米宽的平坦钻石表面组成）在高压腔中挤压材料，产生超过 3 万倍大气压的压力。测试结果显示，新传感器能够检测到二维磁体磁场的细微变化，展现出了卓越的稳定性和灵敏度。

这种新型量子传感器应用前景广泛，可用于研究地球核心高压环境下岩石的特性，助力理解地震等大规模地质事件；还能推动超导研究，帮助收集关键数据，解决室温超导领域的争议。

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