用于微尺度磁定位的光子集成量子传感器阵列

氮空位中心(NVs)是一种极具前景的固态纳米级量子传感器,其应用范围涵盖材料科学至生物技术领域。使用多个传感器同步工作可有效探测涨落场的时空关联性或点缺陷动力学特性。该研究团队通过将氮空位中心与硅基氮化硅光子集成电路相集成,实现了阵列中八组局部化NV传感器的可扩展操作,并实现对单个传感器的同步独立读取。借助这八组NV传感器及机器学习多点位磁场重构方法,研究人员成功对30微米尺寸的针尖实现了微尺度磁定位。实验表明,针尖定位误差小于其自身尺寸,并能实现高保真度的动态追踪。该工作进一步通过模拟验证了该平台在监测生物医学用途磁性微机器人位置与姿态方面的可行性。相比传统庞杂的体光学系统,这种光子集成多传感器平台向实验室外环境下的实际生物医学应用迈出了重要一步。

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提交arXiv: 2025-11-14 17:19

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