原子自旋傳感器又稱自旋原子傳感器，是指基于原子自旋系統的傳感器，核心原理是通過原子核和電子的自旋對旋轉運動的敏感性來實現精準檢測。
根據新思界產業研究中心發布的《
中國原子自旋傳感器產業發展及“十五五規劃”建議報告》顯示，原子自旋傳感器具有超高靈敏度、長期穩定性好等優勢，在量子導航、量子精密測量（如極弱磁場測量）、生命科學、國防軍事、高端裝備制造、航空航天、宇宙探索（如暗物質搜索）等領域具有廣闊應用空間。
原子自旋傳感器可細分為原子自旋慣性傳感器、原子自旋磁傳感器、原子自旋溫度傳感器、原子自旋力傳感器、原子自旋電場傳感器等。原子自旋慣性傳感器主要用于陀螺儀領域，包括無自旋交換弛豫（SERF）原子陀螺儀、金剛石NV（氮-空位）色心陀螺儀、核磁共振陀螺儀等。
金剛石NV色心是一種晶格缺陷結構，常以NV⁻（帶負電）和NV0（電中性）兩種形式存在，其中NV⁻的電子自旋態易于極化與調控（如通過微波調控）。NV色心電子自旋信息可通過光探測磁共振（ODMR）、Ramsey序列、Spin Echo序列等方法探測。
近年來，國內外在原子自旋傳感器領域展開了大量研究，并取得了一定成果，包括美國Northrop Grumman公司、Twinleaf公司、普林斯頓大學、美國加州大學、北京航空航天大學、國防科技大學、北京航天控制儀器研究所等。
北京航空航天大學房建成教授團隊在國內率先開展了基于原子自旋的超高靈敏度磁場測量與慣性測量技術研究，2025年該研究團隊提出了一種全新的原子自旋傳感器，利用鉀原子電子自旋與氦-3原子核自旋的雙自旋共振相互作用，實現了對弱磁場的超高靈敏和可溯源精準探測，目前該原子自旋傳感器已用于宇宙暗物質候選粒子類軸子探索中。
小型化、集成化是原子自旋傳感器走向工程化應用的必經之路，但原子自旋傳感器小型化設計難度極大，涉及到原子自旋高精密操控技術、磁場控制技術、原子源技術等技術。受技術限制，目前原子自旋傳感器普遍處于從實驗室邁向實際應用的過渡階段，仍面臨著成本高、結構復雜、體積大等挑戰。
新思界
行業分析人士表示，原子自旋傳感器具有高靈敏度、長期穩定性好等優勢，潛在應用場景廣泛。近年來，新一輪的科技革命和產業變革為原子自旋傳感器技術進步、性能提升帶來了機遇，同時隨著國家對前沿科研成果轉化重視度提升，原子自旋傳感器有望在更多領域實現廣泛應用。
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