一、中心基本情况

量子传感器及应用系统技术创新中心针对生命健康监测、磁异常探测、矿产资源勘探、智能导航、物联网等领域对高性能传感器的急需，以量子传感器及应用系统研制为主要任务，重点开展弱磁和地磁环境原子磁强计、芯片化原子陀螺及应用系统的预研和关键技术攻关，支撑传感器系统核心指标突破的同时降低体积和成本，培养量子传感器及应用技术方面的高端人才，支撑我国相关科学和技术领域发展。

二、组织架构与人员情况

量子传感器及应用系统技术创新中心下设4个专业技术研究所，分别为地磁原子磁强计与应用系统研究所、芯片化及阵列原子自旋磁强计研究所、芯片化原子陀螺与系统研究所和阵列系统集成与控制技术研究所。

本中心现有北航教师及博后15人，大设施协助指导教师16人，其中博士后4人，钱江研究员7人，钱江工程师4人；在读博士生57人，硕士生55人。

三、研究方向与进展

（1）地磁原子磁强计与应用系统研究所

地磁原子磁强计在海洋磁异常探测、矿产资源勘探、地磁导航、地震预警和地磁下健康监测等领域都具有重要的应用前景，正在向高灵敏和芯片化方向发展。本中心重点开展高精度小型化NMOR原子磁强计技术研究，支撑高精度地磁监测和地磁磁强计计量测试；开展芯片化新型光泵原子磁强计技术研究，支撑布撒式海洋磁异常探测、穿戴式人体健康监测等应用领域；开展芯片化CPT矢量原子磁强计技术研究，服务于地磁导航、地磁监测等需要矢量磁场信息的领域。目前已研制了三类地磁原子磁强计原理样机，核心指标达到了国际先进水平。

系列地磁原子磁强计原理样机

（2）芯片化及阵列原子自旋磁强计研究

磁场测量原理的变革往往带来灵敏度质的突破，本研究所重点研究的基于SERF效应的芯片化原子自旋磁强计，可在fT量级灵敏度前提下，大幅缩小体积，形成阵列式磁测量装备，从而实现对弱磁信号的高信噪比检测，在深空深地探测、基础物理学研究、医疗极弱心脑磁功能信息成像应用领域发挥了重要作用。随着原子磁强计等量子传感器对体积的要求越来越高，微小型化、超低功耗、芯片级系统集成是原子磁强计等量子传感器的发展趋势。目前已研制出芯片化单光原子磁强计和芯片化双光束原子磁强计，全面对标国外公司磁强计产品。

芯片化原子磁强计

（3）芯片化原子陀螺与系统研究所

目前大多数定位导航系统依赖卫星导航定位，但在室内、水下等物理受阻环境以及复杂电磁环境下，卫星导航定位的服务能力将严重下降。研究所重点开展基于磁共振效应的芯片化原子陀螺仪及系统技术研究，该类陀螺能够达到光学陀螺精度和MEMS陀螺的成本体积，是提升未来定位导航系统自主服务应用能力的最有效技术手段，使高精度导航技术广泛应用于自动驾驶、物联网、智能控制等民用领域，带动千亿级量子定位导航新兴产业的形成和发展。

芯片化核磁共振陀螺仪及系统

（4）阵列系统集成与控制技术研究所

阵列系统集成与控制技术研究所主要开展针对阵列式传感器集成与控制相关的关键技术攻关和前沿技术研究，研制微弱信号检测和信号处理与磁补偿控制和激光器控制器等所需的软硬件设备，突破高精度磁源定位技术、深源磁场检测技术、量子精密测量专用芯片设计与制造测试技术、ASIC无磁集成电路技术、基于磁性纳米粒子的磁源成像技术、可穿戴健康监测设备设计与制造等关键技术。服务于心脑磁成像医学装备、核磁共振陀螺仪的落地应用和指标提升。

本研究所主要开展的工作包括：低噪声微弱信号采集技术、阵列式传感器串扰解耦技术、阵列式闭环控制与磁补偿技术、低温漂快响应的温度控制技术、大功率低噪声的电源技术、精密电流源、基于FPGA/单片机/ARM的嵌入式开发技术、专用芯片设计与制造测试技术、功能结构一体化高时空分辨率磁源定位和成像技术等。目前，已研制成功的阵列式磁强计信号采集与信号处理控制系统、小型化半导体激光器电控系统已经通过医疗级电磁兼容和安规测试，并获得二类医疗认证，并已实现小批量量产，已装备于系列化心脑磁装置并在多家医院应用，累计采集病例数超过13000人，实现产业化应用。

阵列系统集成与控制