日本科研团队在《ACS Nano》发文，展示量子传感器、超极化成像及量子生物学的应用前景，助力早期诊断与清洁能源研发。
日本量子科学技术研究机构(QST)的研究团队近期在《ACS Nano》期刊上发表了一篇具有定义意义的论文，重点探讨了量子技术在社会层面的应用价值。研究指出，量子技术将极大地推动疾病的早期检测、新药的快速开发，并为清洁能源的获取开辟新路径。该论文于2025年12月18日在线发表。
QST率先提出了量子生命科学这一新兴学科。通过整合传感、成像和量子生物学领域的突破性进展，这门学科正准备从实验室走向广泛的应用场景。
论文提出了支撑这一学科的三大支柱技术。首先是纳米级量子生物传感器，特别是带有氮空位中心的荧光纳米钻石。这些传感器具有良好的生物相容性，可以植入活细胞内部，通过光学手段控制和读取电子自转，从而实时获取细胞内的温度、酸碱度以及磁场和电场的变化。传统的工具很难捕捉到细胞微环境的细微波动，而这种量子传感器却能提供实时的观察视角。这些技术可以用于监控患者细胞对治疗的反应，并指导再生医学的发展。
iQLS的项目总监Dr. Hiroshi Yukawa表示，有了这种细胞级的钻石传感器和实用的超极化磁共振成像，医生就能实时看到生物体内的变化，并根据反馈调整治疗方案。iQLS的负责人Dr. Yoshinobu Baba甚至设想，未来人们可以佩戴装有钻石传感器的穿戴式设备，无需侵入性检查就能实时监测体温和化学指标，这将彻底改变癌症诊断、脑部疾病研究、再生医学以及抗衰老领域。
第二大支柱是超极化磁共振成像(MRI)与核磁共振(NMR)技术。这项技术能将原本微弱的磁共振信号放大10,000倍以上，使研究人员能够清晰地看到组织深处的代谢过程。目前，这种方法已经能够揭示肿瘤的代谢情况。随着新型探测器和更低成本极化方法的普及，实时代谢追踪有望成为临床常规检查的重要步骤。
第三大支柱是量子生物学。科学家通过研究自然界中的量子效应，比如光合作用中高效的能量传递和酶反应中的量子隧穿现象，来寻找工程设计灵感，开发仿生传感器和催化剂。这些发现能帮助人类设计出更先进的清洁能源系统，比如用于燃料电池的耐氧制氢系统。
iQLS的副负责人Dr. Hidetoshi Kono认为，他们的愿景不仅仅是揭示人体内的量子现象，更是要让量子工具走出实验室，成为日常医疗保健的一部分。为了实现这一目标，QST专门成立了世界上第一个量子生命科学研究所(iQLS)。
研究团队强调，量子生命科学的进步不仅需要技术上的突破，更需要对人才培养进行大力投资。培养下一代专业人才对于加速量子技术从研究阶段向医疗和工业实际应用的转化至关重要。
