研究突破概述 - 中国科学技术大学与浙江大学合作在纳米尺度量子精密测量领域取得重要进展，首次实现了噪声环境下纠缠增强的纳米尺度单自旋探测，相关成果发表于国际权威学术期刊《自然》[1] - 该突破性技术实现了三大重要进展：成功区分并探测到相邻的两个“暗”电子自旋；在嘈杂环境中将探测灵敏度提升至单传感器水平的3.4倍；能够实时监测并主动调控不稳定自旋的信号[2] 技术原理与挑战 - 探测单个电子自旋是理解物质基础磁性单元的关键，能为发展单分子磁探测技术和推进量子科技奠定基础[1] - 单自旋探测的挑战在于物质中含有大量自旋，如同在喧闹的体育场中清晰捕捉到某个人的窃窃私语[1] - 金刚石氮-空位色心量子传感器因其纳米级分辨能力和高灵敏磁探测能力，是实现单自旋探测的重要技术途径[1] 技术发展与创新 - 研究团队通过长期积累，发展出高精度的自旋量子调控技术和金刚石量子传感核心器件与装备[1] - 团队着力于高品质金刚石量子传感器的自主制备，打通了涵盖二十多道环节的完整工艺流程，并掌握了关键工艺[2] - 通过材料制备与量子操控两条路径的协同创新，首次成功开发出纠缠增强型纳米单自旋探测技术，在固态体系中实现了对微观磁信号灵敏度与空间分辨率的同步提升[2] 应用前景与意义 - 该成果实验验证了量子纠缠在纳米尺度传感中的优势与巨大潜力[2] - 展示了金刚石量子传感器能够作为强大的纳米磁强计，为原子层面研究量子材料打开新窗口[2] - 将为凝聚态物理、量子生物学和化学等领域提供革命性的研究工具[2] - 相关金刚石氮空位色心的可控制备与量子纠缠调控技术也是实现室温金刚石量子计算的关键基础[2]