量子科技中心_量科网

基于固态自旋缺陷的量子传感技术革新了纳米级计量学，其亚波长空间分辨率对多种信号类型具有卓越的灵敏度。要最大化这些优势，需同时最小化传感器-目标的间距及可检测信号阈值。然而，以金刚石氮空位（NV）色心为代表的领先平台在近表面或纳米尺度体积内会出现性能衰减，这推动了在原子级薄二维材料中寻找光学可寻址自旋传感器的研究。该研究团队提出了一种实验框架，用于探究新型二维自旋系综的哈密顿量、相干传感动力学及噪声环境。通过二维六方氮化硼（hBN）晶体中的中心自旋系统，研究人员完整绘制了与邻近核自旋的超精细相互作用图谱，实现了磁传感与电传感的可编程切换，并开发出一种鲁棒性方法用于重构环境噪声谱——该方法明确考虑了量子控制缺陷。该工作实现了80微秒的创纪录相干时间，在10纳米目标距离上达到纳特斯拉级交流磁灵敏度，满足纳米级光谱学中探测单个核自旋的阈值。借助原子级薄宿主材料中缺陷工程的广阔调控空间，这些成果为具有超高灵敏度、可调噪声选择性和多功能量子特性的下一代量子传感器奠定了基础。