研究院以量子技术落地为导向，依托固态自旋、热原子等体系，整合多学科力量，致力于推动量子精密测量从实验室研究走向实际应用。研究院基于自主搭建的国际一流实验平台与先进量子调控技术，持续提升测量灵敏度、集成度与环境适应性，系统开展面向磁探测、重力探测等多种场景的应用探索。

精密磁测量技术基于自旋量子体系，发挥量子测量对外界弱磁场的敏感性，实现可达飞特斯拉量级（地磁场十亿分之一）的磁测量灵敏度。

基于抗磁悬浮系统，实现对重力相对变化的灵敏测量，测量精度优于100μGal，达到国际先进水平。应用于新相互作用模型、室外重力、工业重力测绘等科研、应用场景。

研究基于原子&分子经典操控与量子操控的超高精度惯性测量、时频测量与极弱磁测量等量子传感与精密测量技术，结合人工智能技术，实现极限量子感知技术创新与仪器研制，为水下载体与太空飞行器等超长时间自主导航、脑机智能融合和心脑疾病诊疗等应用提供新型量子解决方案与装备。

自旋作为基本粒子的内禀属性，如同微小“磁针”，可感知微弱磁场。团队聚焦金刚石NV色心，基于其自旋态发展磁成像技术，应用于二维材料、纳米磁结构、自旋波及半导体器件等领域。

聚焦生物与物理场相互作用，通过磁共振等方法，表征光、磁场等物理量对生物手性的影响；从分子到细胞、微生物和植物等，逐级系统探究生物手性的起源与调控机理，推动量子生物学的前沿发展。