2026年4月15日——一类特殊传感器通过量子特性测量微弱信号，其灵敏度远超经典传感器。这类量子传感器现已被用于探索细胞内部机制与宇宙深空奥秘。

其中最具潜力的是能在室温下工作的固态量子传感器。但现有技术大多只能单次测量单一物理量（如磁场、温度或材料应变），若同时测量磁场与温度会导致信号混淆，使结果不可靠。

麻省理工学院研究团队开创了固态量子传感器多参数同步测量新方法。该成果发表于最新论文，通过量子纠缠态实现微波场振幅、频率和相位的单次测量，性能优于传统逐项测量方式。

论文共同第一作者、核科学与工程系研究生Takuya Isogawa表示：“量子多参数测量此前多停留于理论层面，光子实验屈指可数。我们首次在应用导向的固态量子传感器中实现了这一技术。”

量子测量新机制

量子传感器利用纠缠态、自旋态等量子效应测量电磁场、重力等变化。钻石氮空位（NV）中心是典型代表——其晶格缺陷形成的电子自旋态对磁场、温度等极其敏感，可通过光学读取。

但不同外界因素对自旋能级的相似影响导致多参数测量困难。Isogawa解释：“逐项测量耗时且降低灵敏度，误差率也会增加。”

研究团队在5平方毫米钻石中构建NV中心，通过激光荧光与微波/射频场调控，将传感器量子比特与辅助量子比特形成纠缠态。这种双量子比特系统通过贝尔态测量技术，实现了三参数同步提取。

王国庆博士（2023届）率先提出的室温贝尔态测量新方法成为关键突破。实验证实该方法可同步测量微波磁场三要素，未来还可拓展至电场、温度等多物理量测量。

走向实用化

该研究使固态量子传感器在生物医学与材料表征领域迈出重要一步。Isogawa强调：“NV中心传感器的室温工作特性使其特别适合生物检测与凝聚态物理研究。”

虽然当前测量精度仍有提升空间，但该方法在非均匀材料表征中展现出独特优势。“当物理量存在空间异质性时，高分辨率多参数传感器将发挥不可替代的作用。”Isogawa补充道。