温度场的超快探测与识别技术在诸多应用中至关重要，涉及环境传感、生物医学监测以及先进能源系统的热管理等领域。传统的温度传感系统通常采用冯·诺依曼架构，由离散传感阵列、存储模块和处理器组成，这类系统普遍存在延迟高、能耗大、硬件成本高的缺陷。

随着传感技术与人工智能（AI）的最新进展，业界正积极开发新的传感器架构，旨在消除传感阵列、存储器与处理器间数据接口，以提升器件性能。尽管基于传感器内计算（ISC）的超快光学传感器已借助响应度可调控的二维材料得以实现，但受限于传统的温度传感器（例如热敏电阻、热电偶、热红外传感器）响应缓慢且响应度固定的特性，温度场ISC传感器尚未实现落地。

近期，中北大学刘俊教授、唐军教授、郭浩教授团队与中国科学院半导体研究所王丽丽研究员团队联合提出一种基于金刚石阵列的温度场超快探测与识别量子传感器（TDI-DQS），该传感器在统一的传感器内计算（ISC）架构中集成了温度传感与实时处理功能，利用温度与金刚石中氮空位（NV）色心零场分裂之间的强线性相关性，结合多参数微波调制，成功实现了兼具超快响应速度与可调谐响应度的固定频率温度传感，其单次探测与识别延迟仅为196.8 μs。

在这项工作中，研究人员提出一种温度场探测与识别金刚石量子传感器（TDI-DQS），该传感器在传感器内计算（ISC）架构中采用金刚石氮空位（NV）色心阵列。这种设计在物理层面集成了传感、存储与处理功能，能够在传感器内部直接实现实时、低延迟的计算。TDI-DQS由空间结构化的金刚石阵列和并行补偿电阻阵列组成。具体而言，金刚石阵列对温度强度与响应度进行实时矩阵-向量乘法运算，并利用基尔霍夫电流求和定律，直接对模拟传感器输出执行全连接人工神经网络（ANN）运算。由此形成的TDI-DQS融合了量子传感的超快特性与ISC架构的计算效率，无需额外配置离散存储和处理器模块，有效避免了大量冗余数据传输带来的性能损耗。