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透射电子显微镜（TEM）技术的最新进展为实现单自旋敏感度的自旋共振光谱学开辟了道路。为评估这一潜力，该研究团队系统研究了自由电子探针探测磁矩的量子精度极限。通过建立电子波包与局域化自旋相互作用的散射模型，研究人员重点分析了两种计量学任务：磁矩强度的估算与自旋存在性的判别。特定测量配置下的灵敏度通常由经典费舍尔信息决定，该工作将其与所有可能测量方案优化的量子极限进行了基准比较。研究发现，当探针电子对自旋态的反作用可忽略时，传统TEM成像能达到量子极限。此外还发现，反作用显著时，通过测量电子轨道角动量态可实现更优性能。这些成果确立了TEM中自旋传感的量子极限，为未来探测单个电子自旋或纳米尺度核自旋系综的实验提供了理论指导。