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清华团队首次观测多体动力学冻结现象量子传感技术获重大突破

时间：2026-05-29 作者：华凌【转载】来自：科技日报

记者从清华大学获悉，近日，清华大学交叉信息研究院段路明院士团队取得重要科研进展，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，相关成果5月28日在线发表于国际期刊《自然》。该研究破解了量子传感领域热化难题，为相关技术实用化扫清关键障碍。

热化效应是量子精密测量发展的核心瓶颈，量子多体系统易因粒子相互作用丧失有序特征，损毁测量信息，周期性驱动系统的这一问题尤为突出。此前理论界虽预言动力学冻结可抑制热化，但受实验系统复杂度影响，该现象始终难以在真实体系中落地观测。

此次研究团队选取金刚石内近万个氮—空穴色心电子自旋搭建实验平台，借助激光与微波场实现精准操控，成功让自旋系综进入动力学冻结状态。实验证实，满足特定参数条件时，系统磁化量可稳定维持约200个驱动周期，相干时长较以往提升一个数量级，明确了涌现守恒量是抑制热化的核心机制。

金刚石自旋系综动力学冻结示意图

团队还将该机制应用于磁场测量，对比传统技术方案，新方法实现磁场灵敏度提升约2.7倍，突破了相干时间带来的性能局限，大幅强化微弱磁信号探测能力。该方案仅需全局调控，操作简便、落地性强。

这项成果不仅揭示了全新的热化抑制机制，也开辟出量子传感发展新路径。依托金刚石系综稳定、适配极端环境的优势，新技术可广泛应用于超导材料检测、活体细胞观测等凝聚态物理、化学、生物医学领域，应用前景广阔。

（清华大学供图）

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