图 氮-空穴色心自旋系综中的动力学冻结现象。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：T2225008 等）资助下，清华大学交叉信息研究院段路明院士、邓东灵副教授、侯攀宇助理教授研究组及其合作者在量子多体动力学调控方面取得进展，首次在大规模固态自旋体系中成功观测到多体动力学冻结现象。研究成果以“基于动力学冻结增强自旋系综磁场测量（Dynamical freezing for magnetometry in an interacting spin ensemble）”为题，于2026年5月28日在线发表于《自然》（Nature）期刊。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10585-6。

　　量子传感技术正面临热化难题。在量子科学中，粒子间相互作用通常会导致“热化”，使系统逐渐丧失有序特征。对周期性驱动的量子系统而言，外部驱动能量持续注入，会让系统趋向高温态，抹去可观测量信号。在量子传感应用中，热化效应严重破坏被测物理量所记录的信息，直接限制了对微弱信号的探测能力。因而如何抑制热化成为领域关键挑战。解决方案主要依赖引入无序产生局域化，或采用高频驱动诱导预热化。理论预言指出，在强振幅、中等频率周期驱动下，量子多体系统可通过涌现守恒律进入“动力学冻结”状态抑制热化。然而，真实物理系统与理论模型差异巨大，实验观测颇具挑战。

　　面对这一挑战，研究团队利用金刚石中约一万个具有相互作用的氮-空穴（NV）色心电子自旋构建实验系统，激光完成初始化和自旋极化读出，全局微波场实施精确周期性驱动。当驱动失谐与频率满足特定冻结条件，系统总磁化量在长时间稳定，持续约200个驱动周期，超过相互作用限制相干时间一个数量级以上，呈现了类似“被冻结”的动力学行为。借助这种非平衡多体状态的涌现守恒量，研究团队开发了增强磁场测量新方法，灵敏度相对传统方案提升约2.7倍。这项研究揭示基于涌现守恒量的新型热化抑制机制，突破了传统量子传感受限于相干时间的核心瓶颈。所发展的增强磁场探测方法为凝聚态物理、化学及生物医学等领域中兼具高空间分辨率与高灵敏度的量子传感应用提供了切实可行的技术路径，具有重要科学意义与应用潜力。