本发明公开了一种基于量子的多频率磁场同时放大测量方法，包括以下步骤：搭建测量模型，包括混合原子蒸气室、无磁加热系统、激光泵浦和探测系统、信号采集系统、磁屏蔽系统以及四组亥姆霍兹线圈；加热并极化混合原子蒸气室内的碱金属原子；在z轴施加已知振荡交流磁场，将待测振荡交流磁场施加到x轴或者y轴；在z轴施加一个偏置磁场并调节该磁场频率，至频谱上出现放大的磁场信号；撤去z轴振荡交流磁场，调节偏置磁场大小至多频放大频率，找到频谱峰值最高处对应的频率，即为待测频率。通过在z轴施加振荡交流磁场，使惰性气体原子核能级形成塞曼分裂，同时对多个频率外界磁场信号进行放大，在飞特斯拉水平提高检索效率，有效缩短实验周期。