纠缠增强单自旋传感器

灵敏度提升3.4倍

利用纠缠NV对突破单自旋探测的噪声与空间分辨率极限，实现静态与亚稳态自旋的同时观测。

周旭 · 王孟祺 · Ye, Xiangyu · 孙昊昱 · Guo, Yuhang · Chai, Zihua · Ji, Wentao · 夏慷蔚 · 石发展 · 王亚 · Du, Jiangfeng

Nature 2025

具体参数

灵敏度增强倍数

{'zh': '3.4', 'en': '3.4'} ×

空间分辨率改善倍数

{'zh': '1.6', 'en': '1.6'} ×

技术优势

灵敏度提升3.4倍

纠缠态通过量子干涉放大目标自旋信号，同时抑制环境噪声，使信号更强而干扰更小。

分辨率改善1.6倍

纠缠NV对克服了单个NV中心传感体积受限的问题，从而获得更精细的空间分辨能力。

能追踪亚稳态自旋跃迁

通过识别态依赖耦合强度，直接观测亚稳态单自旋在不同自旋态之间的随机跃迁，拓展了可研究的动态过程。

应用场景

• 量子传感：用纠缠NV对代替单NV中心，在环境条件下实现更高灵敏度和分辨率的单自旋探测。
• 单分子磁共振成像：提高纳米尺度磁共振成像的信噪比和空间分辨率，推动单分子结构解析。
• 量子材料表征：同时探测静态和亚稳态自旋，为量子材料的自旋动力学提供原子尺度表征手段。
• 凝聚态物理测量：实现对单个自旋（包括亚稳态）的精确测量，为凝聚态物理计量提供新工具。