在量子科学领域，极端压力环境下的物质行为研究始终是块难啃的“硬骨头”。由于常规传感器难以承受高压条件，科学家长期无法直接观测量子态在极端压力下的动态变化。如今，圣路易斯华盛顿大学物理团队突破技术瓶颈，研发出全球首款能在超高压环境下稳定工作的量子传感器，为探索极端物理条件开辟了新路径。
这款创新传感器的核心材料是经过特殊处理的结晶氮化硼。研究团队采用中子辐射技术，在氮化硼薄片中精准制造硼原子空位。这些微小空缺随即捕获电子，形成对环境变化高度敏感的“量子探针”。实验数据显示，该传感器可在承受相当于地球大气压3万倍的极端压力下，持续监测材料的应力分布与磁场变化，精度达到现有设备的百倍以上。
其工作原理基于量子自旋效应。当材料受到压力或磁场作用时，被捕获的电子自旋状态会发生微妙改变。通过精密测量这些量子态的波动，科学家能够反推出材料的应力分布、磁场强度等关键参数。在二维磁体测试中，该传感器成功捕捉到传统设备无法检测的磁场波动，验证了其在微观尺度下的超高灵敏度。
这项发表于《自然・通讯》的研究成果，标志着极端条件物理研究进入新阶段。研究团队已启动第二阶段实验，将传感器应用于模拟地球核心高压环境的岩石样本测试。这种跨学科技术不仅可能重塑材料科学的研究范式，更为深海探测、地核研究等需要极端压力监测的领域提供了全新工具。
与传统传感器相比，新型量子装置展现出三大优势：其一，耐压性能提升两个数量级；其二，量子级检测精度突破物理极限；其三，可在不破坏材料结构的前提下实现原位测量。这些特性使其成为研究高压物理、地球内部结构等领域的理想工具，相关技术已引发能源、地质等多个行业的关注。
