近日,安徽省国盛量子科技有限公司其开发的一款金刚石磁力仪灵敏度取得进一步突破,达到皮特斯拉级,仅为地球磁场的数千万分之一。
这一高灵敏度的金刚石磁力仪应用场景广泛,可在磁性材料检测、心脑磁场成像、地质资源勘探、磁异常定位导航等多个领域发挥作用。尤为突出的是,它具备“跨界”能力,通过捕捉电缆的感生磁场,能化身量子电流测量装置,无需与电缆直接接触,就可对电流实现精准的“隔空感知”,为新型电力系统的监测和计量提供了全新范式。
国盛量子和国网安徽联合研发的世界首款量子电流测量装置成绩斐然。它不仅在合肥潜水路变电站成功挂网运行一年,还在 2024 年于合肥候店量子应用示范变电站正式投运。这是量子精密测量技术在电力行业的首个商业化应用落地,该事件还获评首届量子年会“十大创新典范用例”和 2024 年度安徽省十大标杆示范场景。
如今,随着量子技术加速落地,金刚石磁力仪正从科研设备向产业工具转变,有望推动多行业发展,为实体经济变革注入动力。
金刚石磁力仪相关知识科普
1. 核心原理基础——量子比特与氮 - 空位色心
量子比特是量子计算和量子信息处理的基本单元,它对环境扰动极度敏感,哪怕极其微小的干扰,都会使其状态发生显著变化。而氮 - 空位色心是金刚石内部一种原子级的微小缺陷,属于天然且易于操纵的固态自旋量子比特,是“量子+测量”技术的典型材料。
2. 工作机制
金刚石磁力仪正是利用氮 - 空位色心这一特性来工作的。它能够捕捉环境中微弱的磁场信号,并将这些信号转化为可以量化读取的光电信号。通过这种方式,它不仅可以感知磁场的大小,还能精准判断磁场的方向,就像是为解码磁场配备了一双“量子之眼”,让原本难以捉摸的磁场信息变得清晰可测。
3. 性能优势
此次安徽研发的这款金刚石磁力仪灵敏度突破至皮特斯拉级,这是一个极高的精度水平。地球磁场相对较强,而该磁力仪能探测到的磁场强度仅为地球磁场的数千万分之一,如此高的灵敏度使其能够检测到极其微弱的磁场变化,大大拓展了磁场测量的应用范围和精度。
4. 应用场景
传统领域:在磁性材料检测中,可准确评估材料的磁性特性;心脑磁场成像领域,能帮助医生捕捉心脑产生的微弱磁场,为疾病诊断提供新依据;地质资源勘探时,通过检测地下磁场异常来辅助寻找矿产等资源;磁异常定位导航则利用磁场异常信息实现定位和导航功能。
新兴领域:在电力系统方面,它化身量子电流测量装置,通过捕捉电缆感生磁场实现“隔空感知”电流,打破了传统磁场测量设备的局限,为电力系统监测和计量带来全新模式。并且随着技术发展,它正从科研走向产业应用,有望在更多行业发挥作用,推动产业升级和实体经济变革。