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近日，我院量子精密测量实验室在量子磁力计的工程化和实用化方面获得重要进展，相关研究成果接连在国际仪器领域的重要期刊《Review of Scientific Instruments》上在线发表（Rev. Sci. Instrum. 94, 014703（2023）和 Rev. Sci. Instrum. 93, 125105（2022））。

NV色心是近年来最具有潜力的量子精密测量体系之一，基于NV色心系综可在室温条件下实现对亚纳特斯拉量级DC磁场的精准探测。该工作基于FPGA技术开发了一块多功能小型化板卡，将数据采集卡、信号源、锁相放大器等仪器功能集成一体。同时，基于Python语言开发了PC上位机软件，该系统几乎可以实现全自动的实验测试流程，与人工智能、机器学习等领域相结合，有望进一步发掘NV色心系综磁力计的极限灵敏度。

例如，我们在系统中引入了一种进化算法，粒子群优化算法（Particle swarm optimization, PSO），通过在实验中动态调整所施加的偏置磁场，使四种NV色心经塞曼分裂的电子能级跃迁完全重合，以增强光探测磁共振谱中的荧光对比度，从而实现了磁测量灵敏度的大幅度提升。

两个研究工作的第一作者均为学院硕士研究生，通讯作者为陈冰教授，于志飞博士和之江实验室徐南阳教授。

图1. 磁力计相关实验结果

图2. PSO算法测试结果

该研究得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划重大科学仪器专项、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1063/5.0121925

https://doi.org/10.1063/5.0125441