我國量子磁傳感器創新方案問世 精密測量領域實現重大突破

我國在低溫強磁場量子傳感領域取得關鍵技術突破，一項基于全新物理機制的磁傳感器方案正式亮相。1月21日披露的科研成果顯示，研究團隊在大角度轉角雙層石墨烯體系中，首次觀測到量子化“中國結”圖案，并以此為核心提出新型磁傳感方案，為高端磁測量儀器提供了全新技術路徑，有望破解復雜環境下磁場探測的行業難題。

在精密測量儀器領域，低溫強磁場環境下的磁場探測一直是塊“硬骨頭”。當前主流的核磁共振法雖精度可觀，但對磁場均勻度的要求近乎苛刻——一旦探測環境存在磁場梯度或復雜干擾，信號便會模糊失真，難以實現微觀層面的精準定位。這一痛點，在量子材料研究、高端儀器校準等前沿場景中尤為突出，也成為制約我國相關領域科研與產業升級的關鍵因素。

該技術的核心突破，源于一套精準設計的微納器件構建體系。研究團隊通過機械剝離技術獲取高純單層單晶石墨烯，以20°—30°的精準角度完成兩層石墨烯的干法轉移堆疊，再經高質量六方氮化硼封裝，最終形成微米尺度的功能器件。這套體系的精妙之處在于，能在強磁場環境中觸發獨特的層間弱耦合效應，進而顯現出形態酷似傳統中國結、尺寸均一的量子化圖案，為傳感功能實現奠定了物理基礎。

量子化“中國結”并非單純的物理現象，其背后的機制直接決定了新型傳感器的核心性能。理論計算表明，該圖案源于電場驅動下的層間電荷轉移相變，內部電子相切換的臨界電場，由層間極化與庫倫相互作用主導的電容能“博弈”決定。而這項技術的核心創新點，正是將這一物理機制轉化為可量化的測量手段——利用“中國結”特征峰間距與磁場強度的嚴格線性關系，如同用刻度尺量取長度般，精準反推磁場強度，相當于為磁場測量配備了微米級的“精準標尺”。

與現有主流技術相比，該新型磁傳感方案針對性解決了低溫強磁場探測的核心痛點。當前廣泛應用的核磁共振法，雖測量精度達標，但對磁場均勻度要求極為苛刻，在存在磁場梯度或復雜干擾的場景中，信號易模糊失真，無法實現微觀層面的精準定位。而新方案依托微納器件的量子特性，徹底擺脫了對磁場均勻度的依賴，將磁場探測從“模糊輪廓”升級為“高清微觀地圖”，在復雜磁場環境下的探測精度與空間分辨率實現質的飛躍，天生適配低溫強磁場這一特殊應用場景。

從技術適配性與行業價值來看，該方案的特點的契合高端科研與產業的核心需求。當前我國高端科研級磁傳感器面臨核心技術“卡脖子”問題，而這項技術填補了我國在低溫強磁場量子傳感領域的空白，其無需依賴均勻磁場、高空間分辨率的特點，可精準匹配量子材料研究、高端儀器校準等前沿場景。同時，作為基于新原理的技術路徑，它打破了傳統傳感技術的局限，為高端磁測量儀器自主研發提供了全新方向，契合傳感器產業高質量發展的戰略需求。

從技術落地前景來看，該方案后續將向陣列化集成方向推進，目標實現對復雜磁場環境的高密度、高分辨標定。隨著技術成熟，其應用場景將進一步拓展至量子材料研究、精密計量校準、量子計算配套設備等領域，憑借自身獨特的技術特點，成為低溫強磁場場景下的新一代磁強計優選方案，為我國高端傳感技術升級注入動力。