一、引言

量子传感技术利用量子态对环境参数的高度敏感性，实现超高精度的磁场测量。基于金刚石NV色心或超导量子干涉装置（SQUID）等的量子磁力计，已在生物医学成像、神经活动监测、细胞磁感应等领域展现出广阔前景。

二、量子磁场测量的基本原理与发展历程

1. NV色心磁力计

利用金刚石中氮空位中心的自旋能级对磁场变化的响应。

2. 超导量子干涉仪**（SQUID）**

基于约瑟夫森效应，实现超灵敏磁场探测。

3. 冷原子磁力计

通过原子自旋进动测量磁场强度，具有非接触、高分辨率优势。

三、核心技术与系统组成

1. 量子传感器件与操控系统

包括激光、微波、磁场调制模块等。

2. 磁场图像重建与信号处理系统

用于信号提取、图像重构与噪声抑制。

3. 生物样品适配与测量平台

实现活体或离体组织的磁场成像。

四、典型应用场景

1. 脑磁图（MEG）测量

用于无创脑神经活动成像，辅助癫痫、认知研究等。

2. 心磁图（MCG）检测

非接触式监测心脏电活动，评估心律失常与心肌病变。

3. 细胞与组织磁感应研究

研究细胞膜电位、离子通道活动与磁场响应机制。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

环境噪声影响测量精度；

系统复杂度高、维护成本大；

生物样品测量需兼顾安全性与分辨率。

未来发展方向包括：

室温量子磁力计材料开发；

芯片级量子磁传感器集成；

AI驱动的磁场图像识别与建模系统；

结合脑电图（EEG）实现多模态融合成像；

面向临床的便携式量子成像设备开发。