磁场传感器能量分辨率的量子极限

单位带宽能量分辨率 $E_R$ 是一个优值，它结合了场分辨率、测量的带宽或持续时间，以及被感测区域的大小。若干不同的直流磁强计技术接近 $E_R = \hbar$，而迄今尚无任何技术超越此水平。这暗示了一个跨越技术的量子极限，基于针对金刚石中氮空位中心、超导量子干涉器件 (SQUID) 传感器以及某些光泵碱金属蒸气磁强计基于模型的计算，均预测接近 $E_R = \hbar$ 的量子极限，这一暗示得到加强。在此我们回顾关于能量分辨率极限的已知情况，旨在理解 $E_R$ 何时以及如何受量子效应限制。我们包含对二十余种磁强计技术的灵敏度相对于感测区域大小的调研，回顾已知的基于模型的量子极限，并批判性评估跨越技术的极限的可能来源，包括零点涨落、磁自相互作用与量子速度极限。最后，我们描述了似乎不受任何已知极限约束的传感方法，因而是超越 $E_R = \hbar$ 的候选方案。