我国学者在量子功能结构制造研究方面取得进展

图 聚合物中固态自旋缺陷的原位激光直写与应用

　　在国家自然科学基金创新研究群体项目（批准号：51821003）、国家重大科研仪器研制项目（批准号：51727808）和重点项目（批准号：51635011）的资助下，中北大学刘俊教授、唐军教授、郭浩教授团队联合清华大学田禾教授团队，在量子功能结构制造方面取得新进展。相关成果以“聚合物中自旋缺陷的激光直写（Laser writing of spin defects in polymers）”为题，于2025年8月1日在《科学进展》（Science Advances）上发表，论文链接：https://www.science.org/doi/ 10.1126/ sciadv.adv1848。

　　固态自旋缺陷作为突破物理量精密测量精度极限和跨越信息编码密度/维度上限的核心功能单元信息载体，在量子传感测量、量子计算、量子通信和编码等领域具有广泛的应用前景。然而，自旋结构对晶体结构、配置以及制造工艺等均有严苛要求，使得量子功能材料难以通用化，直接制约了量子技术的应用广度和深度，使量子技术工程化、普适化以及产业化面临挑战。

　　研究团队创新性提出了聚合物主链和侧链操纵策略（MMSCP），实现了聚合物中自旋缺陷结构的原位激光诱导制造。MMSCP展现出卓越的通用性和成本优势：其以聚合物链操作为核心的独特制备机制，在多类碳基聚合物（CBP）和硅基聚合物（SBP）中实现了多种自旋功能结构制备，得到的自旋结构的量子性能与目前典型的高品质碳化硅单晶材质中制备的自旋结构相当。该成果成功在微流控芯片（MFD）、心脏补片（CP）和药品等典型产品上实现了自旋功能结构原位制造，并探索了其在温度、压力原位传感与信息编码防伪等前沿基础领域的应用潜力，证明了其良好的技术可行性和普适性。

　　该研究成果不仅拓展了量子功能结构制造模式，也革新了自旋结构在多个领域的应用策略，有望推动量子感知单元、量子网络节点、信息存储载体等量子技术的产业化应用。