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       中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室与中国科学院深海科学与工程研究所、浙江大学联合攻关，研制了一种基于单金刚石敏感单元实现全方向矢量测量的新型深海量子磁力仪，并在深海环境中成功展开实验验证。

       该设备搭载于“深海勇士”号载人潜水器，在我国南海海马冷泉海域深潜至1400米深度，首次成功开展了一系列基于深海磁场测量的应用实验。这一工作标志着固态自旋量子精密测量技术完成了向海洋工程应用迈进的里程碑进展，为其在海洋传感领域的未来应用奠定了基础。

       01、金刚石量子矢量磁力仪：为何脱颖而出？

       金刚石量子矢量磁力仪的核心优势在于其精准的矢量测量能力和对极端环境的适应性。它基于金刚石晶体中的氮空位（NV）中心，这是一种特殊的点缺陷结构，具有独特的量子特性。在磁场检测方面，NV中心能够通过荧光信号变化精确感知磁场强度和方向，即便在高温、高压、强电磁干扰等极端条件下，也能保持稳定的性能，这使得它在深海应用中展现出巨大的优势。

       02、深海实验：从理论到实践的关键一步

       该团队将这一量子磁力仪安装在 “深海勇士” 号载人潜水器上，进行了深度约为 1300米的南中国海海底实验。在实验过程中，磁力仪成功实现了对地球磁场的动态矢量测量。它在潜水器的航行过程中，实时监测磁场变化，并将相关数据传输回控制中心。这些数据不仅与国际地磁场参考模型（IGRF）高度一致，还成功记录了潜水器在复杂地磁环境下进行 1080 度旋转时的磁场变化，充分展示了其全矢量测量能力和高动态范围。

       03、应用成果展示：解锁深海导航新可能

       3.1 实时磁场监测与电磁干扰检测

       在深海环境中，电磁干扰是一个不容忽视的问题。该磁力仪在潜水器推进系统开启和关闭时，分别测得 11.4 nT/√Hz 和 2.0 nT/√Hz 的磁场噪声水平，为深海设备的电磁兼容性研究提供了关键数据。

       3.2 磁力罗盘功能验证

       在潜水器以最小转弯半径进行 1080 度旋转实验时，磁力仪与潜水器自带磁力罗盘的航向角测量结果对比显示，两者误差始终保持在 5 度以内。这表明磁力仪具备稳定的动态磁场测量能力，可作为高精度磁力罗盘用于深海导航。

       3.3 融合导航实验

       通过将磁力仪与惯性测量单元（IMU）和超短基线（USBL）定位系统相结合，研究团队构建了一套融合导航系统。实验中，磁力仪为系统提供了高精度的地磁姿态信息，使导航结果的准确性显著提升。尽管由于IMU 系统的传感器漂移等因素，目前短时间离线导航的实时定位精度约为 20 米，但这一实验为未来深海长时间离线导航提供了新的思路和技术基础。

       04、未来展望：开启深海探测新篇章

       4.1 性能提升与小型化发展

目前，研究团队计划进一步提升磁力仪的灵敏度，降低噪声水平，同时朝着芯片级小型化方向发展。这将大幅提高磁力仪的便携性和可集成性，使其能够更广泛地应用于各种水下平台，如小型水下机器人、潜标等，为深海探测提供更灵活、高效的磁力测量工具。

       4.2 极端环境适应性优化

       针对深海探测中面临的极端高压等环境挑战，团队正在探索采用抗压软材料封装技术来保护辅助电子设备，从而充分发挥金刚石探针的极端环境适应性，实现磁力仪在深海的原位长期稳定探测。

       4.3 多参数测量拓展

       金刚石量子磁力仪不仅可以测量磁场，还具备同时测量温度、压力等多种物理量的潜力。未来，研究人员将深入挖掘这一特性，将其拓展至海底地质环境监测、海洋物理场探测等领域，为全面理解深海环境提供更丰富的信息。

       05、结语

       金刚石量子矢量磁力仪的成功应用，标志着量子技术在深海探测领域的重大突破，其精准测量能力为深海科学研究和资源开发带来了全新的视角和手段。随着技术的不断进步和优化，这一磁力仪必将在深海探索中发挥越来越重要的作用，助力我们揭开更多深海奥秘，开启深海探测的新篇章。让我们共同期待这一领域更多的创新成果，为人类探索海洋贡献智慧和力量。