发布该成果的QST团队负责人五十岚龙治(10月2日,东京都千代田区)
日本国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构(QST)等开发出了有望应用于医疗领域的量子传感器的新制造方法。该方法通过像打磨金刚石一样削制原料使其微细化,从而将传感器灵敏度提高了五成。
纳米(十亿分之一米)尺度的量子传感器是一种将原子级别以下极微小区域发生的物理现象应用于产业的技术。含有微量氮元素的金刚石,会在氮原子附近形成特殊结构。
周围环境发生变化时,电子等粒子的量子态会随之改变。照射绿色激光后,输出的红光强度会发生变化,由此便可实现量子态的可视化观测。
研究团队开发了一种先赋予金刚石颗粒传感功能、再利用热作用对其逐步切削打磨的全新方法。越靠近中心,原子排列越规则。传感器精度与原子规则性成正比,因此对金刚石切削打磨的程度越高,传感器精度越高。
调查传感器品质后发现,与既往方法相比,传感器个体间的性能差异降至四分之一。灵敏度也提高了55%。该方法还适合“批量生产”。
研究团队计划利用该传感器高精度观测细胞内产热、酸碱度变化等现象,开发从血液早期诊断疾病的技术等。使用这款量子传感器,检测灵敏度可达既往体液诊断方式的约10万倍。
QST的五十岚龙治团队负责人表示:“这项技术俗称‘大吟酿酒’”。原因在于酿造大吟酿酒时,会打磨削除米粒外层,只取用米芯部酿造。
研究团队计划在2028年度前建立量产体系,并以2030年为目标,与量子传感器开发初创企业Type-I Technologies(千叶市)等合作,推动其在健康检查等场景中的实际应用。相关成果已刊登于美国学术期刊《ACS Nanoscience Au》。
原文:《日本经济新闻》、2026/10/20
翻译:JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊:ACS Nanoscience Au
论文:Spin-Uniform Nanodiamond Quantum Sensors for Reproducible Intracellular Thermometry
DOI:doi.org/10.1021/acsnanoscienceau.6c00068

