量子快报（152）| 中国科学院上海微系统所：实现亚10 pT级高灵敏金刚石量子磁强计

发布时间：2026-04-13来源：爱光学

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摘要

中国科学院上海微系统所实现亚10 pT级高灵敏金刚石量子磁强计
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学基于集成量子点激光器实现并行化边缘光计算实验演示
中山大学与中国科学技术大学利用薄膜铌酸锂集成芯片实现结构光场的多维调控
深圳国际量子研究院揭示挤压环境提升超导量子比特读出性能机制
浙江大学揭示了多体动力学局域化的起源与涌现特征
美国能源部计划3年内打造全功能量子计算机
英国发射量子通信卫星，攻坚全球量子保密通信技术
韩国成立一个量子融合中心

科研进展

实现亚10 pT级高灵敏金刚石量子磁强计

在探测微弱的静态或准静态磁场信号时，传感器不仅需要极高的灵敏度，还必须具备优异的1/f噪声性能。中国科学院上海微系统所武震宇、陈浩等通过激光波长优化的高效激发方案，结合谐振天线设计与π相位双共振抑制技术，在35 mW激光功率与1 mW微波功率的低功耗条件下成功实现了亚10 pT级的高灵敏度金刚石量子磁强计。该技术有效抵消了温度变化带来的共振点漂移。相比于传统单点频率锁定方案，该技术将1/f转折频率成功推低至1 Hz，对应灵敏度为10.6 ，长时间测量中磁场漂移仅为3 nT，极大提升了近直流频段的测量稳定性。相关成果发表于ACS Photonics 。

论文链接：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.6c00035

基于集成量子点激光器，实现并行化边缘光计算实验演示

受限于集成光源的低效能，面向边缘人工智能的可扩展光计算始终面临挑战。沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学研究团队研发出一种由异质集成在300 mm硅基光子平台上的量子点锁模激光器（QD-MLL）驱动的光计算单元架构。该方案通过实验验证的器件与链路特性，构建了从底层硬件到系统能效的评估体系。结果表明，无需隔离器的QD-MLL相较于传统混合光源可减少2~6 dB的前端光损耗；结合协同设计的计算架构，链路信号比提升超10 dB，并减少了50%以上由热感应引起的权重漂移。在实际功率约束下，该系统计算密度提升超过40%，能效增益约30%。相关成果发表于Advanced Photonics 。

论文链接：

https://www.researching.cn/articles/OJ463227c84d890db3

利用薄膜铌酸锂集成芯片实现结构光场的多维调控

集成光子芯片与自由空间结构光场的可重构接口，是构建高维量子通信与先进光子系统的核心技术。中山大学王雪华、刘进等与中国科学技术大学‌董春华‌合作，利用薄膜铌酸锂的非线性特性，构建了纳米级片上空间接口，成功将波导光子转化为多维可调的结构光。通过精准调控微环谐振腔中的非线性过程，研究人员实现了对光学涡旋波长、偏振及拓扑电荷等维度的灵活重构。该成果不仅产生了可调谐光学斯格明子，还实现了多态集成涡旋微波激射，为高维量子态的片上产生及空间传输提供了关键的接口方案，同时也为实现时空光场生成及芯片上多维非线性光学应用开辟了新路径。相关成果发表于Nature Materials 。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41563-026-02570-1

揭示挤压环境提升超导量子比特读出性能机制

色散读出是超导量子比特测量中的关键方法，其基本原理是让量子比特对谐振腔产生微小影响，再从输出信号中读取这些变化。深圳国际量子研究院Georg Engelhardt 等设计了一种基于挤压环境的色散读出方案，并提出了相应的全计数统计分析方法，用来更完整地描述测量信号在时间积累过程中的变化规律，以及这些统计特征与测量精度之间的关系。结果表明，挤压环境能够显著增强系统对微弱变化的响应，同时抑制测量噪声，从而提高读出精度。在强挤压条件下，这种提升甚至可以逼近量子极限。进一步研究发现，在存在弱非线性干扰的情况下，该方案依然保持较好的稳定性。这项工作为连续量子测量和超导量子器件高保真读出的优化提供了新的理论工具。相关成果发表于Physical Review Letters 。

论文链接：

https://doi.org/10.1103/2s1m-y9bd

多体动力学局域化的起源与涌现特征

持续对一个系统做功，通常会使其吸收能量并升温，这种“驱动导致加热”的规律早已被视为普遍准则；但量子相干性的存在打破了这一普遍预设。浙江大学应磊与中国人民大学郭彦良等合作，揭示了多体动力学局域化的微观起源与相互作用诱导的幂律转变的普适特征，并从本征态角度刻画了多体动力学局域化与其破缺的相图，为受驱动量子气体中的多体动力学局域化提供了理论解释。该项成果以多体本征态为基矢，将多体的含时系统映射为单体的格点模型，揭示了多体局域化的微观起源与相互作用诱导的幂律转变特征。相关成果发表于Physical Review Letters 。

论文链接：

https://doi.org/10.1103/q14j-65qd

行业资讯

美国能源部计划3年内打造全功能量子计算机

美国能源部将投入超3.2亿美元、支持217个大学与产业合作项目，用于物理科学多领域基础研究与技术开发，涵盖量子信息科学等领域。资金最长支持5年，2026财年及之前拨付1.74亿美元。并计划在3年内打造一台全功能量子计算机，依托产学研协同生态，攻克量子硬件、纠错技术等工程化难题。

来源：

https://www.energy.gov/science/articles/us-department-energy-invests-320-million-pioneering-scientific-research

https://www.science.org/content/article/energy-department-aims-build-full-fledged-quantum-computer-within-3-years

英国发射量子通信卫星，攻坚全球量子保密通信技术

英国集成量子网络中心研发的光学量子通信卫星平台（SPOQC），搭乘SpaceX Transporter-16火箭发射升空。该卫星为12U立方星，搭载布里斯托大学开发的离散变量（单光子）、约克大学开发的连续变量（光脉冲）双量子信源载荷，可在两种通信模式间切换。项目目前已进入在轨调试收尾阶段，预计2026年下半年正式开展星地量子通信实验。这是英国近半年内发射的第二颗量子卫星。