量子材料理论与实验研究旨在通过模拟与实验的深度协同，从原子尺度揭示和调控材料的电子、光学及输运性质。在理论层面，研究利用第一性原理计算（基于密度泛函理论），精确预测材料中缺陷（如金刚石中的氮-空位色心、硅-空位色心等）的电子能级、自旋结构及光跃迁性质，为实验探索提供方向；在实验层面，则通过精密的材料合成与表征技术，在金刚石等体系中人工制备这些点缺陷，并将其开发为高性能的量子传感器与探测器，实现对电场、温度等物理量的超高灵敏微观探测，进而用于解析量子材料本身的微观物性。这种“理论指导实验、实验验证理论”的闭环研究模式，有力推动量子传感、量子精密测量及量子信息处理技术的快速发展。