脑磁图测量系统以高灵敏度磁力仪为基础，通过记录由脑部自发电流产生的磁场，无创伤性地探测脑部电磁生理信号，被广泛应用于临床脑疾病诊断和脑部功能的开发研究，具有重要的临床医疗应用价值和基础科研价值。脑磁图系统通常利用基于超导效应的磁力仪对人脑微弱磁场信号进行测量。由于系统需要液氦超低温冷却及磁屏蔽室，造成系统便携性差，且造价昂贵，限制了它的广泛应用。基于光泵磁力仪的脑磁图系统可以较好地解决上述问题，有望取代传统超导量子干涉磁力仪实现新一代脑磁图系统。
信息科学技术学院电子学系量子信息技术团队提出利用磁场线圈稳定外磁场并结合梯度测量抑制外界共模磁场噪声的新方法，在无磁屏蔽环境下搭建了一套高灵敏度的光泵磁力仪系统。该系统的核心元器件为北京大学量子信息技术团队自研的窄线宽高性能镀膜铯原子气室。利用该系统，研究人员在无磁屏蔽环境下对人脑部磁场信号中的阿尔法波信号以及听觉诱发信号进行了为期10天的稳定测量，是目前国际上首次在开放无磁屏蔽环境下实现的脑磁信号测量。

左图为基于原子磁力仪的无磁屏蔽脑磁探测系统的实物图；右上图为系统所测人眼动所产生的脑部阿尔法波信号；右下图为系统所测得的听觉诱发脑磁信号。
相关研究成果以“Recording brain activities in unshielded Earth’s field with optically pumped atomic magnetometers”为题，于2020年6月12日在线发表在《科学进展》（Science Advances，第6卷，文章号eaba8792）。北京大学博士生张锐与博士生肖伟为论文共同第一作者，北京大学电子学系郭弘教授与吴腾研究员/助理教授为论文共同通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划（H863计划）、国家****科学基金等项目支持。