当施加共振频率的微波信号时，NV色心的自旋态会吸收微波能量并发生翻转。与此同时，在持续的绿光（通常为532 nm）激光激发下，NV色心体系会经历自旋相关的光学跃迁与弛豫过程，不同自旋态对应的荧光强度存在差异：处于 (ms=0) 态时荧光较强，而处于 (ms=1) 态时荧光相对较弱。因此，当微波驱动使部分粒子从 (ms=0) 态跃迁至 (ms=1) 态时，体系整体荧光强度会出现下降。通过扫描微波频率并同步监测荧光信号强度，可以获得荧光随微波频率变化的共振谱，即光探测磁共振（Optically Detected Magnetic Resonance，ODMR）谱。当外界磁场发生变化时，NV色心自旋能级间距随之改变，从而导致共振频率位置发生偏移。通过精确测量ODMR共振峰的位置或频率差，即可反推出外部磁场的大小与方向信息。这种基于“磁场--能级结构--共振频率--荧光信号”之间映射关系的测量机制，使NV色心能够在室温条件下实现高灵敏度磁场探测，是金刚石量子磁强计工作的核心物理原理。同时，由于NV色心还对温度、电场以及晶格应力等物理量敏感，通过分析共振频率的变化规律，还可以拓展实现多参量量子传感。当施加共振频率的微波信号时，NV色心的自旋态会吸收微波能量并发生翻转。与此同时，在持续的绿光（通常为532 nm）激光激发下，NV色心体系会经历自旋相关的光学跃迁与弛豫过程，不同自旋态对应的荧光强度存在差异：处于 (ms=0) 态时荧光较强，而处于 (ms=1) 态时荧光相对较弱。因此，当微波驱动使部分粒子从 (ms=0) 态跃迁至 (ms=1) 态时，体系整体荧光强度会出现下降。
通过扫描微波频率并同步监测荧光信号强度，可以获得荧光随微波频率变化的共振谱，即光探测磁共振（Optically Detected Magnetic Resonance，ODMR）谱。当外界磁场发生变化时，NV色心自旋能级间距随之改变，从而导致共振频率位置发生偏移。通过精确测量ODMR共振峰的位置或频率差，即可反推出外部磁场的大小与方向信息。
这种基于“磁场-能级结构-共振频率-荧光信号”之间映射关系的测量机制，使NV色心能够在室温条件下实现高灵敏度磁场探测，是金刚石量子磁强计工作的核心物理原理。同时，由于NV色心还对温度、电场以及晶格应力等物理量敏感，通过分析共振频率的变化规律，还可以拓展实现多参量量子传感。
