鑽石量子磁力計問世！開啟無GPS導航新紀元

在即將舉行的「2025量子世界博覽會」上，弗勞恩霍夫應用固態物理研究所(IAF)將展示一款革命性的緊湊型量子感測器。這款高度整合的向量磁力計採用鑽石中的氮空缺(NV)技術，能以前所未有的靈活性與精準度偵測極微弱磁場。

該微型化測量系統為需要高精度讀數的應用開闢新可能，從神經通路的生化分析到微電子領域的精密測量皆可勝任。專案負責人Michael Stoebe博士強調：「鑽石NV向量磁力計的獨特之處在於其原生直覺式功能，能在多數操作條件下精準量測地球磁場的向量分量，這不僅是技術革新，更是感測器技術的重大突破。」

鑽石晶格中沿四個晶軸排列的NV中心，使單一<100>鑽石製成的感測晶片就能偵測磁場所有向量分量，大幅降低複雜校準需求，應用範圍遠超傳統磁力計限制。短短一年內，研究團隊已將量子磁力計體積縮小30倍，現僅相當於業界常見的光泵氣室磁力計(OPM)大小，卻仍保持皮特斯拉級的高靈敏度。

「我們正追求更高的整合密度與靈敏度，明年目標是再縮小5倍體積，同時提升至次皮特斯拉量測能力。」Stoebe博士透露。這款感測器還配備選配水冷系統，確保在嚴苛環境下仍能穩定運作。此外，團隊持續最佳化核心元件——NV摻雜鑽石感測頭，計劃明年將現有2吋超純鑽石晶圓升級至4吋規格，實現工業化量產。

當前導航系統易受幹擾且覆蓋有限，使不依賴全球衛星導航系統(GNSS)的替代方案日益重要。地球磁場因地而異的特性，恰好可作為「隱形地圖」用於自主導航，特別適合GPS訊號受阻的區域。弗勞恩霍夫IAF的量子感測器能建立詳細磁場地圖，提供水下、峽谷、地底、建築物或隧道等環境的無衛星導航解決方案。

該技術還可精準定位地下礦藏，實現大範圍未爆彈探測，大幅降低人員風險。透過分析地殼磁場組成，能推斷地質構造並偵測礦藏等磁性異常物。收集的資料可轉換為磁力圖，顯示可疑物體的位置、深度、形狀與大小，實現全面非侵入式探勘。

會議資訊：2025量子世界博覽會
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