在量子傳感中，熱化就像一個信息“黑洞”——你測量到的信號會像滴入水中的墨滴一樣，隨時間擴散、模糊，最終徹底丟失。這是當前量子精密測量邁向實用化面臨的一大核心限制。日前，清華大學交叉信息研究院段路明院士團隊首次在大規模固態自旋體系中成功觀測到多體動力學凍結現象，成功抑制了熱化效應。

熱化在周期性驅動的量子系統中尤為突出。此前理論界雖預言動力學凍結可抑制熱化，但受實驗系統復雜度影響，該現象始終難以在真實體系中落地觀測。

此次研究團隊利用金剛石中約10000個有相互作用的氮—空穴色心電子自旋作為實驗系統，借助激光與微波場，使相互作用自旋系綜在特定驅動參數下進入一種特殊的非平衡動力學狀態。在該狀態中，系統並不會快速熱化，而是表現出“被凍結”的動力學行為。實驗發現，滿足特定參數條件時，系統總自旋磁化量可穩定持續約200個驅動周期﹔而當驅動參數偏離凍結條件時，系統則迅速表現出熱化行為，這明確了涌現守恆量是抑制熱化的核心機制。

該成果不僅首次在大規模固態自旋體系中成功觀測到多體動力學凍結現象，揭示了一種基於涌現守恆量的新型熱化抑制機制，更為發展基於多體動力學的量子傳感技術開辟了全新方向。

研究團隊還將該機制應用於磁場測量，對比傳統技術方案，新方法實現磁場靈敏度提升約2.7倍，突破了性能局限，大幅強化微弱磁信號探測能力。該方案僅需全局調控，操作簡便、落地性強。

研究團隊成員介紹，未來，研究團隊計劃深入發展和優化基於該機制的量子傳感性能，在提升靈敏度的同時，將這一新型傳感方案應用於凝聚態物理、化學及生物醫學等前沿交叉領域，具體應用場景包括超導材料、鐵磁材料的磁性測量，活體細胞內的溫度、磁場之類的物理性質測量等。（記者鄧暉）