据发表于最新一期《自然》杂志的论文，美国哈佛大学开发了一种精准测量超导体的基础工具。他们创造性地将量子传感器集成到标准的压力感应设备中，从而直接读出加压材料的电和磁性质。

　　利用金刚石压砧中氮空位中心可以检测高压超导体对磁场的排斥（）艺术图。图片来源：埃拉·马鲁申科/美国科学促进会网站

　　氢在压力下的表现很奇怪。理论预测，这种通常是气态的元素在100多万个大气压的压力下，会变成金属，甚至还会变成超导体。科学家一直渴望了解超导富氢化合物（称为氢化物）并最终将其用于实际，包括悬浮列车、粒子探测器等。但是，现有手段很难研究这些材料，想要准确测量更是困难重重。

　　在极端压力下研究氢化物的标准方法是使用金刚石压砧仪器，它可在两个明亮式切割金刚石界面之间挤压少量材料。为了检测样品何时被挤压到足以超导，通常要寻找两个特征：电阻降至零，以及对附近任何磁场的排斥作用（又名迈纳斯效应）。

　　想要施加必要的压力，研究人员必须用一个垫圈将样品固定住，使挤压均匀分布，然后将样品封闭在一个腔室中。但这很难真正观察到超导电性的双重特征。

　　为了解决这个问题，研究人员设计并测试了一种巧妙的改造方式：他们将一层薄薄的传感器直接集成到金刚石压砧的表面上。该传感器是由金刚石原子晶格中自然产生的缺陷制成的。他们使用这些被称为氮空位中心的有效量子传感器，在样品被加压并进入超导区域时，对腔内的区域进行了成像。为证明他们的概念，研究人员使用了氢化铈，这种材料已知在大约100万个大气压下会成为超导体。

　　极端压力有多厉害？在土星的第六颗卫星泰坦上，有一个天然气湖泊，就是泰坦上极端压力环境所致，让空气“变了质”。相比之下，我们工作生活中承受的压力都不算什么了。而当压力足够极端，像本文中所述，氢也能出现金属化，甚至展示出超导性。这种氢化物超导体非常诱人，未来可能给人类提供无限应用，但科学家必须准确了解其特性，这正是量子传感测量工具的意义。