据外媒报道，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员首次在硅芯片上打造了一种基于金刚石的量子传感器，从而能够为低成本、可扩展的量子计算、传感和通信硬件铺平道路。
（图片来源：MIT官网）
金刚石中的“氮空位中心”（NV centers）是一种电子缺陷，能够被光和微波控制。但是，此种缺陷会发出彩色光子，携带周围磁场和电场的量子信息，可以用于生物传感、目标探测和其他传感应用。但是，传统的基于NV的量子传感器有餐桌那么大，还配备了昂贵的分立元器件，限制其实用性和可扩展性。
不过，MIT的研究人员找到一种方法，利用传统的半导体制造技术，将所有体积庞大的组件，包括微波发生器、光学滤波器和光探测器等都集成至一个尺寸只有毫米大小的包装中。值得注意的是，该传感器能够在室温下工作，具有感应磁场方向和强度的能力。
研究人员展示了该传感器可用于磁力测量，意味着能够测量由于周围磁场引起的原子尺度的频率变化，而周围磁场可能会包含有关周围环境的信息。经过进一步完善，该传感器还可用于其他领域，如绘制大脑中的电脉冲图、在漆黑的环境中探测物体等。
什么是氮空位中心（NV）
如果金刚石晶格结构中两个相邻位置的碳原子消失，其中一个原子被氮原子取代，另一个位置“缺失”，就会造成NV中心，导致结构中缺失了键，而此类结构中的电子会对周围环境中的电、磁和光学特性的微小变化极其敏感。
NV中心本质上是一个原子，有一个原子核，周围还有电子，还具备光致发光特性，能够吸收和发射彩色光子。扫过NV中心的微波可让其改变状态（正、中性和负），反过来改变电子的自旋，根据自旋，NV中心又会发射不同数量的红色光子。
而光学检测磁共振（ODMR）技术能够测量出NV中心与周围磁场相互作用后发出的光子数量，此种相互作用产出了有关磁场的可量化信息。为了实现这一切，传统的传感器需要各种体积庞大的组件（餐桌那么大），包括一个安装在其上面的激光器、电源、微波发生器、传输光和微波的导体、一个光学滤波器和传感器以及一个读出组件。
