原子自旋传感器又称自旋原子传感器，是指基于原子自旋系统的传感器，核心原理是通过原子核和电子的自旋对旋转运动的敏感性来实现精准检测。
根据新思界产业研究中心发布的《
中国原子自旋传感器产业发展及“十五五规划”建议报告》显示，原子自旋传感器具有超高灵敏度、长期稳定性好等优势，在量子导航、量子精密测量（如极弱磁场测量）、生命科学、国防军事、高端装备制造、航空航天、宇宙探索（如暗物质搜索）等领域具有广阔应用空间。
原子自旋传感器可细分为原子自旋惯性传感器、原子自旋磁传感器、原子自旋温度传感器、原子自旋力传感器、原子自旋电场传感器等。原子自旋惯性传感器主要用于陀螺仪领域，包括无自旋交换弛豫（SERF）原子陀螺仪、金刚石NV（氮-空位）色心陀螺仪、核磁共振陀螺仪等。
金刚石NV色心是一种晶格缺陷结构，常以NV⁻（带负电）和NV0（电中性）两种形式存在，其中NV⁻的电子自旋态易于极化与调控（如通过微波调控）。NV色心电子自旋信息可通过光探测磁共振（ODMR）、Ramsey序列、Spin Echo序列等方法探测。
近年来，国内外在原子自旋传感器领域展开了大量研究，并取得了一定成果，包括美国Northrop Grumman公司、Twinleaf公司、普林斯顿大学、美国加州大学、北京航空航天大学、国防科技大学、北京航天控制仪器研究所等。
北京航空航天大学房建成教授团队在国内率先开展了基于原子自旋的超高灵敏度磁场测量与惯性测量技术研究，2025年该研究团队提出了一种全新的原子自旋传感器，利用钾原子电子自旋与氦-3原子核自旋的双自旋共振相互作用，实现了对弱磁场的超高灵敏和可溯源精准探测，目前该原子自旋传感器已用于宇宙暗物质候选粒子类轴子探索中。
小型化、集成化是原子自旋传感器走向工程化应用的必经之路，但原子自旋传感器小型化设计难度极大，涉及到原子自旋高精密操控技术、磁场控制技术、原子源技术等技术。受技术限制，目前原子自旋传感器普遍处于从实验室迈向实际应用的过渡阶段，仍面临着成本高、结构复杂、体积大等挑战。
新思界
行业分析人士表示，原子自旋传感器具有高灵敏度、长期稳定性好等优势，潜在应用场景广泛。近年来，新一轮的科技革命和产业变革为原子自旋传感器技术进步、性能提升带来了机遇，同时随着国家对前沿科研成果转化重视度提升，原子自旋传感器有望在更多领域实现广泛应用。
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