在國家自然科學基金項目（批準號：T2325023等）等資助下，中國科學技術大學自旋磁共振實驗室教授王亞等人與浙江大學海洋精準感知技術全國重點實驗室研究人員合作，首次實現了噪聲環境下糾纏增強的納米尺度單自旋探測。相關成果以“糾纏增強的納米級單自旋探測（Entanglement-enhanced nanoscale single-spin sensing）”為題，于2025年11月27日發表在《自然》（Nature），論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09790-6。
微觀世界中，電子的“自旋”是其基本屬性之一，如同一個個微小的磁針。材料的許多宏觀特性，如磁鐵的磁性或超導體的零電阻，都源于這些微觀“磁針”的排列與相互作用。金剛石氮-空位色心量子傳感器，是實現單自旋探測的重要技術途徑。研究團隊研發出的高精度自旋量子調控技術和金剛石量子傳感核心器件與裝備，已能識別出帶有特殊“標記”的單自旋，但如何在復雜的背景噪聲中，穩定捕捉任意單自旋的微弱信號，仍懸而未決。這對傳感器探測靈敏度與空間分辨率提出了更高要求。理論上，量子糾纏是突破此瓶頸的可能途徑，它將探測精度逼近量子力學所允許的極限。盡管已有一些初步的原理驗證，但如何實現有效的“糾纏增強”，在體系制備和操控方面均存在巨大的技術挑戰。
研究團隊通過材料制備與量子操控的協同創新，首次開發出糾纏增強型納米單自旋探測技術，在固態體系中實現了對微觀磁信號靈敏度與空間分辨率的同步提升。團隊利用自主研發的超純金剛石生長與納米精度定點摻雜技術，制備出間距僅5納米的氮-空位色心對，并將其構造成特殊的量子糾纏態，有效化解了信號放大與噪聲干擾之間的矛盾，使空間分辨率提升了1.6倍。該方法實現了三項突破：成功區分并探測相鄰的“暗”電子自旋；在嘈雜環境中將探測靈敏度提升至單傳感器的3.4倍；能夠實時監測和主動調控不穩定自旋信號，為納米尺度量子精密測量開辟了新路徑。