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来源：科技日报 量子精密测量作为量子科技产业化与实用化的冻结“排头兵”，凭借极致的信号探测灵敏度，在资源勘探、量精量更医疗诊断等领域展现出巨大的密测应用潜力。然而，稳更量子多体系统中由粒子相互作用引发的冻结热化效应，长期被视为阻碍量子传感精度提升与规模化落地的信号“隐形壁垒”。 近日，量精量更中国科学院院士、密测清华大学基础科学讲席教授段路明，稳更清华大学交叉信息研究院长聘副教授邓东灵、冻结助理教授侯攀宇组成的信号科研团队取得重大突破。他们首次在大规模固态自旋体系中观测到多体动力学冻结现象，量精量更有效抑制了热化效应，密测为提升量子传感的稳更稳定性与灵敏度开辟了新路径。相关成果已在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。 热化效应：压缩量子测量的“时间窗口”什么是热化效应？清华大学交叉信息研究院副教授邓东灵形象地解释：量子多体系统由大量具有自旋属性的微观粒子组成，宛如无数枚微型磁针。在理想状态下，粒子有序排列以精准记录信号；但在粒子间持续相互作用下，系统会随时间推移从有序走向无序均衡，这一过程即为热化效应。 热化的危害：信息“抹平”清华大学助理教授侯攀宇指出，热化的直接后果是损毁量子系统记录的测量信息。这如同墨水滴入清水后扩散均匀，初始信息彻底丢失。在周期性驱动的量子传感系统中，外部设备持续注入能量，加速系统向无特征的高温状态演化，导致原本可捕捉的微弱探测信号被彻底抹平。 核心指标受限相干时长是衡量量子精密测量性能的核心指标，代表系统保持有序工作的时长。受限于热化效应，传统量子传感系统的有效测量窗口被大幅压缩，精度难以突破，严重制约了超导材料检测、活体细胞观测等前沿场景的应用落地。 破局思路：多体动力学冻结科学界提出的多体动力学冻结现象，旨在通过施加精准的周期性驱动，使复杂量子系统进入一种有序信息被“保护”的特殊状态，而非加速其混乱。然而，受限于真实实验系统的复杂性与干扰因素，这一现象长期未在大规模真实体系中实现观测，成为全球量子传感领域的科研难题。 实验突破：在大规模固态自旋中实现“冻结”实验平台：金刚石氮-空位色心清华大学交叉信息研究院博士后卢亚男详细介绍了实验攻关思路。区别于小规模理论模型，团队立足实用化场景，选取金刚石内近万个氮-空位色心电子自旋搭建大规模实验平台。 技术难点：大规模体系的可控化由近万个粒子组成的固态自旋体系，相互作用复杂且干扰变量极多，实现可控化极具挑战。 解决方案：标准化全局调控依托金刚石材料化学性质稳定、适配极端环境的优势，团队通过标准化技术手段完成系统操控： 关键成果：相干时长提升一个数量级经过反复参数调试，团队成功让自旋系综进入稳定的动力学冻结状态。实验数据证实： 核心机制：涌现守恒量通过多组对照实验，团队明确了突破的核心原理：周期驱动诱导产生的涌现守恒量是抑制量子系统热化的关键。 性能跃升：磁场灵敏度提升2.7倍实测数据显示，相较于传统技术方案，新研发的动力学冻结传感方案使磁场测量灵敏度提升了约2.7倍，大幅强化了对微弱磁信号的探测能力，能够捕捉以往设备无法识别的信号。 应用前景：从基础物理到交叉领域的广泛落地这项研究不仅实现了基础物理的重要发现，更完成了技术落地突破，将动力学冻结机制成功应用于磁场测量，为行业发展开辟了新路径。 操作优势：简单可控侯攀宇表示，该方案仅需对自旋体系进行全局统一调控，无需单独操控每一个粒子。操作流程简单、可控性强，有效摆脱了传统高精度量子设备操作复杂、难以推广的短板。 应用场景：覆盖前沿交叉领域依托金刚石自旋体系耐高温、耐高压、适配极端复杂环境的特性，这项全新量子传感技术拥有广阔的应用前景：
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