集成电路变得越来越复杂。目前，奔腾处理器包含约3000万个晶体管，硬盘上的磁性结构竟只有10到20纳米，比直径在80到120纳米的流感病毒还要小。硬盘的结构尺寸正在迅速接近量子物理学的领域，弗赖堡的Fraunhofer应用固态物理研究所（IAF）的研究员已尝试将其应用于未来的量子技术难题，并与马克斯·普朗克固态研究所的同事正在共同开发一种量子传感器，这种传感器能够精确测量下一代硬盘中的微弱磁场。这是一种以人造金刚石作为衬底的新传感器，本身仅比氮原子略大一点。

    金刚石除了具有相当大的机械和化学稳定性之外，还具有很多其它优点，例如可以植入诸如硼或磷之类的外来原子，从而将晶体变成半导体。除此之外，金刚石还是制造光学电路的***材料。此外，其***大的特点或许是高导热系数，而碳原子键的强度确保了热量可以快速消散。

   在过去的几十年中，Fraunhofer IAF开发出更***的金刚石生产系统。其规模化的生产过程集中在了等离子体反应器中，弗莱堡拥有许多这样的银色装置。点燃等离子体以产生800-900℃的温度，这样当气体被供给到腔室中时，可以在方形基板上形成金刚石层。金刚石晶体具有3-8mm的边缘长度，接着与基板分离并使用激光实现抛光。  

利用金刚石制作磁性探测器  

   制造新型的量子传感器需要特别纯净的晶体，有助更深层次的改进。例如，为了得到超纯金刚石层，需要使用Zr过滤器预先过滤为金刚石提供C原子。更为重要的是气体必须同位素纯净，因为只有12C（碳原子的稳定同位素）具有零核自旋性，这是随后制作磁传感器的先决条件。氢气也需经过纯化，而后要利用超纯单晶金刚石作为磁性探测器。这里有两种选择：要么将一个氮原子插入极细的尖端，要么在钻石生产过程的***后阶段添加氮气。紧接着在团队洁净室中使用蚀刻工艺对金刚石尖端进行氧等离子体磨光。***终呈现出一个非常精细的金刚石尖端，类似于原子力显微镜。整个设计的关键是添加氮原子和晶体结构中相邻的空位。这种结合了氮-空位中心作为实际的传感器，当暴露于激光和微波时可发光。 如果周围有磁铁，它的发光量会产生改变，专家将这种电子自旋称为共振光谱。这种技术不仅可以检测纳米精度的磁场，还可以确定它们的作用力，开辟了一个巨大的应用空间。例如，小钻石尖端可以用来监测硬盘的质量。这些数据存储设备是紧凑的，并且总会存在微小缺陷。量子传感器可识别有缺陷的数据段，从而将其排除在光盘读写过程之外。这有助于减少随着小型化的发展而随之增长的缺陷率，并降低生产成本。   

量子传感器可以测量大脑活动

    这种微小传感器可以应用于各种场合，因为到处都有微弱的磁场，大脑也不例外。IAF专家Christoph Nebel说：“只要有电子移动，就会产生磁场。所以毫无疑问，当我们进行思考或产生感受时，大脑也会产生磁场。”研究人员热衷于研究本地化大脑活动，以确定负责某种功能或感觉的大脑区域。 这可以通过使用电极测量脑电波直接完成，但结果极其不精确。而磁场测量将提供更好的数据结果。然而，目前使用的传感器都有一个明显的缺点，即它们必须用液氮冷却。凭借极高的导热性，新技术可以在室温下运行，无需任何冷却。对于这个应用程序，你可以使用微小的片晶来合并多个氮-空位中心，而不需要使用任何小技巧。每个中心都提供图像中的一个点，这些点***终会组成一个详细的图片。目前Christoph Nebel和他的团队正致力于研究和优化金刚石作为高科技材料。这对于量子传感器技术应用的强势开局将彰显巨大的潜力和可能。 

    金刚石是自然界存在的特殊材料之一，具有***高的硬度、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、宽能隙、高的声传播速率以及良好的化学稳定性等，如下表。虽然天然金刚石具有这些***的特性，但是它们一直仅仅是以宝石的形式存在，其性质的多变性和稀有性极大地***了其应用。而洛阳誉芯金刚石制备的CVD金刚石膜将这些优异的物理化学性能集一身，且成本较天然金刚石低，能够制备各种几何形状，在电子、光学、机械等工业领域有广泛的应用前景。