瑞士Qnami突破量子传感技术，纳米级量子成像探针实现商业应用
图源Qnami
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瑞士工程科技公司Qnami成立于2017年，公司致力于研发纳米级量子成像探针。该探针由人造金刚石制成，能够通过量子传感技术获取物品纳米层面的形态与磁场信号，结合公司开发的完整磁力仪系统，可为纳米技术、生命科学和地球科学领域的应用提供尖端的科学仪器和分析解决方案。
Qnami由四位科学家联合创立。其中，Patrick Maletinsky为公司首席科学家，拥有苏黎世联邦理工学院博士学位，曾在哈佛大学担任博士后研究学者，目前担任巴塞尔大学教授，并任巴塞尔大学物理系量子传感实验室负责人。Mathieu Munsch为公司首席执行官，拥有格勒诺布尔 Néel 研究所博士学位，曾在巴塞尔大学担任博士后研究员，并在European Quantum Flagship计划中担任战略和产业委员会成员。Felipe Favaro为公司首席技术官，拥有斯图加特大学博士学位，主要研究方向为金刚石NV（氮-空位）色心与金刚石制造，曾在巴塞尔大学担任博士后，研究内容为金刚石NV色心扫描探针的定位。Alexander Stark为公司首席信息官，拥有丹麦技术大学物理学博士学位，具备硬件、软件和量子技术的交叉专业知识。
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在现代电子技术中，材料磁性十分重要，尤其是在量子计算和自旋电子器件（例如磁阻随机存取存储器 (MRAM)）领域发挥着重要作用。然而，人们对材料磁性的了解较少，控制也较为困难，尤其是在亚微米尺度上。过去主要使用的磁力成像探针，只能测量宏观的平均效应，或依赖间接的模拟计算，无法在亚微米尺度上控制材料设计和制造工艺。而量子成像探针则能测量纳米级别的传感和测量，有助直接可视化设计或制造工艺中任何细微变化，引导产品开发并提高制造良率。目前，博世、法国泰雷兹公司和美国洛克希德·马丁公司都已在量子传感领域开展业务，其开发的产品应用于电信、汽车、材料和半导体领域，且有望改变生命科学领域的格局。
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Qnami研发了纳米级量子成像探针，由人造金刚石制成，能基于量子传感技术，通过控制和测量单个电子的状态，测量以前无法测量的物质。Qnami提供包含成像探针、磁力仪与分析软件的完整系统，该系统首先应用于研究实验室和半导体制造商以实现组件纳米级测量，并可扩展至量子计算机和自旋电子学设备的设计和生产应用。
量子传感技术利用金刚石中的原子缺陷（即NV色心）来测量磁场。晶体中对可见光产生选择性吸收的缺陷部位称作色心，金刚石的氮-空位（Nitrogen Vacancy，NV）色心是金刚石中的一种发光点缺陷，由氮原子取代碳原子并与邻近空位形成。作为固态量子体系，NV色心在室温下具有自旋三重态基态、长相干时间（毫秒级）和光学操控特性，对外界磁场、温度、电场等物理量高度敏感，可通过光学检测磁共振（ODMR）光谱技术在其射频频谱中轻松观察到，以纳米级分辨率获取样品的形貌和表面磁场。基于上述特性，NV色心被应用于纳米级磁场测量、量子计算逻辑门操作及量子通信中继器等领域。
基于上述技术原理，Qnami开发了NV人造金刚石纳米级量子成像探针。金刚石坚固耐用，具备高惰性与高生物相容性，可在极限环境下完成无扰动测量。而合成金刚石是在生长室中通过等离子辅助化学沉积技术制造而成，利用人造金刚石制造的成像纳米探针是Qnami的核心专利。
结合成像探针，Qnami开发了一套包含成像探针、磁力仪与分析软件的完整测量系统。Qnami于2019年推出首款商用NV磁力仪，这也是首个用于分析原子尺度磁性材料的NV磁力仪。该磁力仪可将各种磁信号映射到单个原子层，提供纳米级别高精度图像，帮助用户直接观察样品微观特性及变化情况，支持低温环境运行；仪器同时还能够实现自动化操作，数分钟内即可完成探针和样品更换，无需使用者具备量子专业知识；同时，其灵活的设计为未来各类用途调整、扩展及功能升级预留了空间。软件方面，Qnami的分析软件基于开源Qudi框架构建，配备有荧光自动跟踪模式，能够进行形态和磁场的同步测绘，直观地指导使用者完成从快速样品预览到详细分析的不同测量模式，且支持用户编写自定义脚本并运行定制协议。
Qnami的系统可应用于材料、电磁与动力学领域。在材料领域，该系统可用于研究以铋铁氧体（BFO）为代表的多铁性材料及用于半导体器件制造的二维材料电流与光学特性。在电磁领域，系统则能够用于磁存储器、反铁磁体、纳米磁体及其电流的研究。而在动力学领域，系统可用于自旋波与相关器件开发的研究。
2024年5月，Qnami完成了400万瑞士法郎的A轮融资，Runa Capital和SIT Capital领投，Quantonation、Verve Ventures、Zürcher Kantonalbank等跟投，资金计划用于推进技术研发和设备生产。未来，Qnami将持续扩展其产品在量子计算、科研和半导体等领域的应用。
Qnami是2024年《瑞士创新100强》（TOP100 Swiss Startups）上榜企业。《瑞士创新100强》汇聚了最佳“瑞士制造”的初创及成长期科技创新企业，是瑞士科技创新领域最具国际影响力的标杆榜单。自2011年以来，该榜单每年在瑞士全国范围内评选出100家最具开创性和市场前景的瑞士创新企业和25家最具独角兽潜力的瑞士成长期企业，覆盖生命科学、工程机械、机器人、信息通信、低碳科技、食品科技等领域。《瑞士创新100强》及系列品牌活动是瑞士创新生态圈的标志性活动，代表着瑞士创新最高地和国际投融资最前沿。
以明科技是《瑞士创新100强》的中国授权合作方，负责《瑞士创新100强》在中国的运营推广并协助榜单项目对华商业合作。作为中欧（瑞士）科技创新投资与产业化运营商，以明科技为瑞士创新和中国产业的双向合作提供投融资和商业拓展服务并开展股权投资业务。
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