TMOS(ARC 变革性元光学系统卓越中心)的研究人员及其在皇家墨尔本理工大学的合作者开发了一种新型二维量子传感芯片，该芯片采用六方氮化硼 (hBN)，可以以全新的突破性薄膜格式同时检测任何方向的温度异常和磁场。

他们在《自然通讯》上发表的论文中详细介绍了一种比当前磁力测量量子技术薄得多的传感器，为更便宜、用途更广泛的量子传感器铺平了道路。

到目前为止，量子传感芯片都是用钻石制成的，因为它是一个非常坚固的平台。然而，基于钻石的传感器的局限性在于，它们只有在与磁场方向对齐时才能检测磁场。如果不对齐，它们就会有很大的盲点。因此，用钻石制成的磁力计必须包含多个不同对齐程度的传感器。

这增加了操作难度，因此也降低了在不同应用中的通用性。此外，量子传感器的刚性和三维特性意味着其接近不完全光滑的样本的能力受到限制。

TMOS 副研究员 Jean-Philippe Tetienne(皇家墨尔本理工大学)和首席研究员 Igor Aharonovich(悉尼科技大学)及其团队正在利用 hBN 开发一种新型量子传感平台。这些 hBN 晶体由原子厚度的薄片层组成，具有柔韧性，这使得传感芯片能够贴合所研究样品的形状，比钻石更接近样品。

hBN 中存在不同的缺陷，会产生不同的光学现象。最近发现的一种碳基缺陷，其原子结构尚不清楚，可以检测任何方向的磁场，但迄今为止尚未用于磁成像。

为了确定未识别缺陷的结构，该团队进行了 Rabi 测量实验，并将结果与 hBN 中同样存在的众所周知的硼空位缺陷进行了比较。这种硼空位缺陷可用于在量子水平上测量温度。通过这种比较，他们发现新缺陷表现为自旋半系统。碳缺陷的这种半自旋特性使传感器能够检测任何方向的磁场。

研究团队确定，这种新型碳基半自旋传感器可以通过电激发进行控制，就像硼空位传感器一样，而且它们可以进行调整以相互作用。在这些发现的鼓舞下，他们着手展示一种 hBN 传感芯片，该芯片可以同时使用两种自旋缺陷来测量磁场和温度。他们的论文展示了用这种未识别的各向同性传感器拍摄的第一张磁图像。