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量子传感技术获重要突破 或将解决量子生物探测关键难题
2026年03月05日 13:39:06
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：4766
最近，该难题似乎找到了突破口。据悉，天津理工大学集成电路科学与工程学院青年教师李培与中国科学技术大学、北京计算科学研究中心及匈牙利维格纳物理研究中心合作，为量子生物探测提供关键性成果。
量子传感器是根据量子力学规律设计的物理装置，通过量子效应实现高精度测量，由于可以捕捉极微弱的磁场信号，因此也被称之为“纳米尺度的听诊器”，被医学检测、生命科学研究等领域寄予厚望，视为重要的突破口。
量子传感器应由产生信号的敏感元件和处理信号的辅助仪器两部分组成，这两部分直接影响了量子传感器的性能，而这也使得量子传感器的落地应用面临诸多的难题。像目前有所应用的金刚石氮—空位色心量子传感器，其需要532纳米绿光激发，而该波段激光会被生物体内水和有机分子吸收，还会引发组织自发发光与局部发热，因此即便其能在室温工作，却不具备参与活体探测的可能。
而就在最近，该难题似乎找到了突破口。据悉，天津理工大学集成电路科学与工程学院青年教师李培与中国科学技术大学、北京计算科学研究中心及匈牙利维格纳物理研究中心合作，创新性地采用低温烯烃分子化学修饰方法，在碳化硅表面构建出一层有机碳链保护层，以此来抑制表面陷阱态对色心量子比特的干扰，维持材料电学结构稳定，从而改善量子比特退相干与荧光闪烁问题，有效提升量子传感器的灵敏度与稳定性。
基于该成果，量子传感器的室温下稳定性得到有效提升，同时激发、发射波段落在近红外生物窗口，避免了被生物体内水和有机分子吸收的问题，具有低吸收、低背景荧光优势，且对局部电子自旋噪声响应高度灵敏。这意味着该技术具备在细胞层面病变实时监测、体内药物作用路径追踪等精准医学检测上具备巨大潜力。
目前，该技术还在进一步推进，相信随着优化过后，未来这项技术将成为量子核磁共振探测、单分子磁共振成像、自由基检测等前沿领域的重要技术，为我们的健康以及医疗产业的发展注入重要力量。
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