在探索量子世界的征途中，科學家們始終面臨著一個難題：如何在極端高壓環境下精準捕捉量子行為？這一挑戰的核心在于，傳統傳感器在承受巨大壓力時極易失效，導致關鍵數據丟失。如今，來自圣路易斯華盛頓大學（WashU）的物理學家團隊通過創新材料技術，成功突破了這一瓶頸。
研究團隊開發出一種基于超硬結晶氮化硼的量子傳感器，其核心突破在于材料結構的特殊設計。通過中子輻射束對氮化硼薄片進行精準處理，研究人員移除了部分硼原子，形成穩定的原子空位。這些空位成為電子的“天然陷阱”，被捕獲的電子自旋能量對磁場、應力等物理參數的變化高度敏感，從而構建起一個微觀級的“量子探測器”。
實驗數據顯示，該傳感器在承受超過地球大氣壓3萬倍的極端壓力時，仍能清晰捕捉二維磁體磁場的微小波動。這種性能源于氮化硼材料本身的超強機械穩定性，以及電子自旋與外界物理場的量子耦合效應。研究團隊在《自然?通訊》9月刊中詳細闡述了技術原理，指出這種傳感器為高壓量子物理研究開辟了新路徑。
目前，研究人員已將測試范圍擴展至模擬地球核心高壓環境的巖石樣本。通過監測電子自旋信號的變化，科學家能夠解析材料在極端條件下的量子態演化，這一能力對地質物理、材料科學等領域具有重要價值。下一步，團隊計劃優化傳感器結構，進一步提升其在復雜物理場中的檢測精度。
