中國北京，2024年12月4日訊 —— tongchang，womenxuyaotongguoshibierentifachudexinhaolaikongzhijiazhi。muqian，tongguozhirudianjidefangshikongzhijiazhishizuiweipubiandejishu。raner，zhezhongqinrushifangfahenkenengdaozhidianjidetuihuahuoyiwei。weiyudeguositujiatededuoxuekelianheti QHMI 研yan發fa了le一yi種zhong全quan新xin的de方fang法fa，他ta們men通tong過guo量liang子zi傳chuan感gan器qi檢jian測ce微wei小xiao且qie快kuai速su的de神shen經jing信xin號hao。靈ling敏min的de量liang子zi磁ci力li計ji被bei置zhi於yu體ti外wai
，通tong過guo皮pi膚fu實shi現xian神shen經jing信xin號hao的de測ce量liang。目mu前qian，科ke學xue家jia們men正zheng在zai使shi用yongSpectrum 儀器所提供的超高速數字化儀(M5i.3357)以及任意波形發生器(M4x.6631)對信號進行建模，並最終設計出所需的專用集成電路（ASIC）和光子集成電路（PIC）。

圖（一）移動假肢新方式，通過皮膚上的量子傳感器代替了體內的電極

斯圖加特大學“Cluster4Future QSens”項目負責人兼QHMI聯盟資深科學家Jens Anders表示：“這是量子傳感器探針在現實生活中的首次應用。因為肌肉在10至100皮特（picoTeslas）之間的磁場比地球磁場小6個ge數shu量liang級ji。迄qi今jin為wei止zhi
，還hai沒mei有you任ren何he方fang法fa能neng夠gou以yi非fei侵qin入ru性xing的de方fang式shi檢jian測ce出chu肌ji肉rou中zhong如ru此ci微wei小xiao的de磁ci變bian化hua。測ce試shi表biao明ming
，我wo們men傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du，足zu以yi通tong過guo皮pi膚fu檢jian測ce到dao肌ji肉rou中zhong的de神shen經jing信xin號hao。理li論lun上shang來lai說shuo，諸zhu如ru神shen經jing信xin號hao較jiao少shao的de上shang臂bi肌ji肉rou也ye同tong樣yang適shi用yong。目mu前qian，我wo們men正zheng在zai努nu力li提ti升sheng傳chuan感gan器qi對dui飛fei米mi（femtoTesla）級別磁場變化的靈敏度
，從而在不破壞皮膚的情況下探測到大腦中的信號。”

這項技術的核心是一個由鑽石薄片製成的光學檢測磁共振（ODMR）裝置。鑽石中摻入了含有淨電子自旋的氮空位中心（NV 中心）。yinci，qizuoyongjiurutongweixiaodetiaoxingcitie。danglvsejiguangzhaoshangshi，jiuhuifachuhongseyingguangxinhao。tongguojiarushidangdeweibocichang，zhezhongyingguangxinhaojiuhuiduiwaibucichangbiaoxiandefeichangmingan，keyiyonglaijingzhunceliangshenjingxinhao。

圖（二）帶有定製化集成電路和量子傳感器的測試PCB

圖（三）用顯微鏡測試PCB上的ASIC

控製氮空位中心自旋所需的微波磁場是由合適的線圈產生

，並由微波發射器驅動。這個發射器的基帶信號由任意波形發生器（AWG）產(chan)生(sheng)，以(yi)提(ti)供(gong)所(suo)需(xu)的(de)載(zai)波(bo)信(xin)號(hao)相(xiang)位(wei)和(he)幅(fu)度(du)調(tiao)製(zhi)，使(shi)激(ji)發(fa)信(xin)號(hao)在(zai)理(li)想(xiang)的(de)實(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)下(xia)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding)。隨(sui)後(hou)
，帶(dai)有(you)神(shen)經(jing)磁(ci)場(chang)信(xin)息(xi)的(de)熒(ying)光(guang)信(xin)號(hao)會(hui)由(you)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)捕(bu)獲(huo)、放大、濾波和數字化，以便進行高級信號處理。

Spectrum儀yi器qi公gong司si的de產chan品pin能neng夠gou在zai眾zhong多duo競jing品pin中zhong多duo穎ying而er出chu的de原yuan因yin有you很hen多duo。首shou先xian，它ta們men具ju備bei極ji高gao的de動dong態tai範fan圍wei且qie噪zao音yin性xing能neng表biao現xian極ji佳jia，這zhe對dui於yu捕bu捉zhuo微wei弱ruo信xin號hao至zhi關guan重zhong要yao。其qi次ci，產chan品pin速su度du非fei常chang快kuai，能neng夠gou捕bu捉zhuo與yu高gao級ji脈mai衝chong激ji發fa方fang案an相xiang關guan的de快kuai速su信xin號hao，這zhe就jiu需xu要yao帶dai寬kuan至zhi少shao超chao過guo100 MHz以上。第三
，從性能與價格的角度來看，Spectrumyiqidechanpinjuyoujigaodexingjiabi。zuihou，gaoyuxingyejizhundewunianzhibaogengjialingrenfangxin。yibanlaijiang，ruguoyanjiuzhongdezujianzaiwunianneisunhuai，hennanhuodezijinlaigenghuanguzhangshebei。

M5i.3357數字化儀旗艦產品
，采樣率為10 GS/s，分辨率為12位
暢銷產品AWG M4x.6631，輸出率為1.25 GS/s，分辨率為16位

目前，量子傳感器探頭約為一個火柴盒大小。未來，其體積將縮小至1立(li)方(fang)厘(li)米(mi)左(zuo)右(you)，並(bing)將(jiang)與(yu)電(dian)子(zi)處(chu)理(li)器(qi)和(he)電(dian)池(chi)共(gong)同(tong)置(zhi)放(fang)於(yu)一(yi)個(ge)大(da)號(hao)火(huo)柴(chai)盒(he)大(da)小(xiao)的(de)控(kong)製(zhi)盒(he)中(zhong)。其(qi)目(mu)標(biao)是(shi)通(tong)過(guo)微(wei)電(dian)子(zi)和(he)光(guang)子(zi)集(ji)成(cheng)技(ji)術(shu)進(jin)一(yi)步(bu)縮(suo)小(xiao)控(kong)製(zhi)盒(he)，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)，使(shi)設(she)備(bei)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)能(neng)夠(gou)長(chang)達(da)一(yi)天(tian)。該(gai)係(xi)列(lie)假(jia)肢(zhi)預(yu)計(ji)在(zai)未(wei)來(lai)3

、4年可投入使用。

圖二與圖三版權均為斯圖加特大學Max Kovalenko所有

關於Spectrum儀器

Spectrum儀器公司成立於1989年，采用獨特的模塊化理念設計和生產了200多種數字化儀和發生器產品
，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨立的以太網設備（LXI）。三十多年來，Spectrum儀器的客戶遍布全球，產品也被眾多行業的領軍企業和知名大學使用。Spectrum儀器總部位於德國漢堡附近，旗下產品均享受5年質保以及來自工程師團隊的卓越服務。更多詳情，請訪問公司官網www.spectrum-instrumentation.com 。