Nitrogen-Vacancy Ensemble Magnetometry Based on Pump Absorption
我们证明了磁场传感使用的氮空位中心的合奏记录的变化，由于总的基态人口的自旋极化的泵浦光吸收。使用532 nm泵浦激光，我们测量了放置在谐振光学腔中的化学气相沉积金刚石中的天然氮空位中心的吸收。当激光泵浦功率为0.4 W，腔体精细度为45时，获得了$\sim$ 100 nT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$的噪声基底，带宽可达125 Hz。通过优化氮空位浓度和探测方法，我们设计了一种光子散粒噪声限制的灵敏度$\sim$ 1 pT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$。
2017-12-14 quant-ph
Engineering nuclear spin dynamics with optically pumped nitrogen-vacancy center
我们提出了一个利用光泵金刚石氮空位中心作为可调的非平衡浴来控制各种核自旋动力学（如退相、弛豫、压缩、极化等）的一般理论。和核自旋噪声它为耗散和集体核自旋演化的工程化开辟了一条新的途径，解决了$^{13}$ C核自旋噪声抑制实验[E.托根\textit{et al} .，Nature 478，497（2011）]。
2015-03-01 quant-ph
Interaction of a heralded single photon with nitrogen-vacancy centers in a diamond
一个简单的，室温下，腔和真空的光子-物质相互作用的接口实现。实验中，一个自发参量下转换过程产生的单光子被氮空位色心系综吸收。与声子边带相关联的宽吸收谱解决了典型原子介质中的窄吸收带宽与量子光的宽带光谱的失配问题。所预示的单光子源在452-575 nm的光谱范围内是可调谐的，这与氮空位中心的吸收光谱很好地重叠。
2021-01-12 quant-ph
Quantum measurement of hyperfine interaction in nitrogen-vacancy center
我们提出了一个有效的量子测量方案，用于金刚石氮空位中心的电子自旋和$^{15}$ N核自旋之间的超精细相互作用。在该协议中，连续增加的持续时间的量子操作的序列被用来估计超精细相互作用与连续更高的精度接近量子精密测量的限制。该方案不需要制备核自旋态。在存在实际操作误差和电子自旋退相干的情况下，我们的协议的总体精度仍然超过了标准量子极限。
2012-05-23 quant-ph
Producing GHZ state of nitrogen-vacancy centers in cavity QED
我们提出了一个方案，利用氮空位中心与回音壁模腔耦合产生GHZ态。在强经典场的辅助下，实现的演化与腔场状态无关，因此对腔的热状态不敏感。同时，它是快速相比，对流色散相互作用诱导的操作中的腔辅助系统。该方案易于扩展到多量子比特场景。
2013-06-04 quant-ph
Quantum information transfer with nitrogen-vacancy centers coupled to a whispering-gallery microresonator
提出了一种利用高Q值回音壁模（WGM）微谐振腔实现氮空位（NV）中心量子信息传输和纠缠的有效方案。我们发现，基于WGM介导的NV中心之间的有效偶极-偶极相互作用，量子信息可以通过Raman跃迁与激光场的结合在NV中心之间传递.该协议为利用固态腔QED系统进行量子通信提供了可能。
2011-04-16 quant-ph
High fidelity gate operations within the coupled nuclear and electron spins of a nitrogen vacancy center in diamond
在这篇文章中，我们研究了一个带负电荷的氮空位中心（NV-）耦合到一个15-氮原子的核的自旋的动力学，并表明高保真度门操作是可能的，而不需要复杂的复合脉冲序列。这些操作包括电子和核的自旋旋转，以及它们之间的纠缠门。这些都是实验上可实现的门，具有足够高的分辨率，它们可以用来构建量子信息处理任务的图形状态的当前技术。
2013-09-12 quant-ph
Scalable quantum information transfer between nitrogen-vacancy-center ensembles
提出了一种实现量子信息传输的体系结构。在这种架构中，LC电路用于诱导通量量子位之间的必要相互作用，每个量子位磁耦合到氮空位中心系综（NVCE）。我们明确表明，共振相互作用和大失谐的情况下，高保真QIT之间的两个空间分离的NVCE可以实现。我们的方案可以扩展到通过调整系统参数实现大规模混合系统中任意两个选择的NVCE之间的QIT，这在大规模量子信息处理中是非常重要的。
2015-03-11 quant-ph
Universal quantum gates between nitrogen-vacancy centers in a levitated nanodiamond
我们提出了一个方案，实现通用量子门之间的氮空位（NV）中心的光陷纳米金刚石，通过均匀的磁场诱导耦合之间的NV中心和悬浮的纳米金刚石的扭转模式。门是容忍的扭转模式的热噪声。将该方案与动态解耦技术相结合，发现在目前的实验条件下，高保真度量子门是可能的。该方案对基于NV中心的量子网络和分布式量子计算具有重要意义
2018-09-30 quant-ph
High temperature spectroscopy of nitrogen vacancy centers in diamond
本文研究了金刚石中带负电荷的氮空位中心在高温高真空条件下的光谱。自旋共振研究使用磁共振（ODMR）的光学检测，和光谱学研究辐射跃迁。随着温度的升高，可见光和红外线的辐射衰减强度降低。此外，ODMR共振频率降低，声子线发射向更高波长移动。将光致发光的测量强度与Mott-Seitz模型的理论预测拟合，得到与非辐射衰变相关的能垒的$0.24 \operatorname{eV}$值。
2023-01-14 quant-ph
Quantum-memory-assisted entropic uncertainty relation with a single nitrogen-vacancy center in diamond
当被测粒子与量子存储器最大纠缠时，可以消除同时测量非对易观测量的限制。我们提出了一个建议，测试这种量子记忆辅助熵的不确定性关系在一个单一的氮空位（N-V）中心的金刚石只有本地电子测量。作为一个应用，这个熵的不确定性关系被用来证明电子和N-V中心的核自旋之间的纠缠，这是接近现有技术的范围。
2012-12-22 quant-ph
Spin-Relaxation of Dipolar-Coupled Nitrogen-Vacancy Centers : The role of Double-flip Processes
研究了偶极耦合负电荷氮空位（NV $^-$）中心自旋在横向电场和磁场作用下的弛豫过程。具体来说，我们发现制度，触发器，双触发过程以及混合引起的局部电场在NV-NV交叉弛豫发挥了重要作用。我们的研究结果是相关的理解在多体自旋系统的退相干，以及高灵敏度的磁电测量与长寿命的相互作用的固态自旋。作为原理的证明，我们提出了一种基于交叉弛豫的方向和微波自由磁强计。
2022-07-28 quant-ph
Utilizing Nitrogen Vacancy Centers to measure oscillating magnetic fields
我们展示了如何氮空位（NV）中心可以用来确定的振幅，相位和频率的未知弱单色和多色振荡磁场仅使用周期性动力学去耦（PDD）和卡尔-珀塞尔-梅布姆-吉尔（CPMG）序列。详细分析了退相干对磁场参数测量的影响，并考虑了不同脉冲序列对退相干的抑制程度不同。由于灵敏度随着感测时间的增加而增加，而由于退相干而降低，因此我们使用Fisher信息矩阵来优化应该使用的脉冲数。
2014-04-11 quant-ph
Entanglement of separate nitrogen-vacancy centers coupled to a whispering-gallery mode cavity
我们提出了一个含氮空位中心耦合到回音壁模腔的量子电动力学模型。我们考虑了两种方案分别产生W态和Bell态。其中一种方案利用虚激发腔场的拉曼跃迁，另一种方案利用暗态演化和绝热通道实现Bell态制备和量子信息传输，对环境噪声和实验参数波动具有较好的耐受性。我们证明我们的计划，考虑实验的可行性和挑战，使用目前可用的技术。
2010-10-19 quant-ph
Phonon induced two-mode squeezing of nitrogen-vacancy center ensembles
我们提出了一个实现双模压缩态的可行方案，即两个远距离的氮空位中心系综耦合到金刚石纳米谐振器的两个相互连接的机械模。利用可调声子-自旋相互作用和工程声子-声子隧穿，既可以实现理想的激发转移过程，又可以实现自旋系综之间的最佳双模压缩。我们使用解析和数值方法研究了整个系统在力学衰变影响下的动力学行为，分析了导致自旋系综之间优化压缩的现实条件。
2015-12-29 quant-ph
Nitrogen-Vacancy Center as Open-Quantum-System Simulator
量子力学系统通过与外部环境的相互作用失去相干性-一个被称为退相干的过程。虽然退相干对于量子信息处理中的大多数任务是有害的，但是相当程度的退相干对于提高量子过程的效率是至关重要的，例如，在量子生物学中。因此，成功模拟这些开放量子系统的关键是控制退相干的能力，而不是消除退相干。在这里，我们重点讨论了模拟具有氮空位中心的开放量子系统的问题，它已经成为量子信息处理任务的一个越来越重要的平台。从本质上讲，我们开发了一套新的转向脉冲序列，用于控制各种相干时间的氮空位中心，我们的方法是基于一种混合的方法，利用数字和模拟量子模拟的成分，动态耦合或解耦的系统与物理环境。我们的数值模拟，实验可行的参数的基础上，表明氮空位中心的退相干可以控制外部到一个非常大的程度。
2016-10-06 quant-ph
Finding the nitrogen-vacancy singlet manifold energy level using charge conversion pulse sequences
近年来对金刚石中氮空位（NV）中心进行的大量研究为NV的广泛应用打开了大门。然而，NV中心动力学和能级的一些属性仍然未知。在这项工作中，我们提出了一个电荷转换脉冲序列计划定位NV中心单重态能级，通过多色激发使用可调谐激光。我们提出了两种读出方法-光感应电流和NV $^0$人口-并讨论了它们在相关光谱中不同制度的效率。
2020-11-17 quant-ph
One-step implementation of multi-qubit conditional phase gating with nitrogen-vacancy centers coupled to a high-Q silica microsphere cavity
金刚石氮空位（NV）中心是量子信息处理的一个很好的候选者，而纠缠单独的NV中心仍然是巨大的实验挑战。我们提出了一个一步条件相位翻转与三个NV中心耦合到一个回音壁模腔凭借拉曼跃迁和智能量子比特编码。由于退相干被大大抑制，我们的方案可以适用于更多的量子比特。实验的可行性是合理的。
2010-06-02 quant-ph
Conversion of entangled states with nitrogen-vacancy centers coupled to microtoroidal resonators
我们提出了通过单光子输入输出过程和交叉克尔非线性效应将三光子、四光子和五光子GHZ态分别转换为具有氮空位（N-V）中心的$W$态或Dicke态的有效方案.对于三光子和五光子的情况，通过迭代转换过程可以提高总的成功概率，而对于四光子GHZ态到$W$态的转换不需要迭代。可行性分析表明，该方案在目前的实验技术条件下是可行的。
2017-10-17 quant-ph
All-optical high-resolution magnetic resonance using a nitrogen-vacancy spin in diamond
提出了一种全光学方案来延长金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心的量子相干性。NV自旋的光学控制抑制了$^{3}\text{A}_{2}$基态的能量波动，并形成能隙保护子空间。通过光学控制，磁共振谱线宽度变窄，对磁场源频率的测量具有更高的分辨率。光学控制还提高了磁场检测的灵敏度，并且可以提供对信号源的方向的测量。
2014-04-04 quant-ph
Quantum microwave-optical interface with nitrogen-vacancy centers in diamond
提出了一种利用金刚石中的氮空位（NV）中心实现微波与可见光光子相干量子界面的有效方案。在该设置中，NV中心系综同时耦合到光学腔和微波腔。我们发现，通过使用集体自旋激发模式作为中介，量子态可以通过双交换方案或暗态协议在微波腔和光学腔之间转移。这种混合量子界面在单微波光子探测或量子信息处理中可能提供有趣的应用。
2017-09-14 quant-ph
Polarization properties of single photons emitted by nitrogen-vacancy defect in diamond at low temperature
本文利用共振激发法研究了低温下金刚石中单氮空位色心光致发光的偏振特性。我们首先强调，两个激发态轨道分支与两个正交过渡偶极子。使用一个偶极子的选择性激发，然后，我们表明，光致发光是部分非偏振的，由于两个轨道之间的快速弛豫引起的热浴。这一结果可能是重要的背景下实现不可区分的单光子使用NV缺陷的钻石。
2009-06-18 quant-ph
Quantum Zeno and Zeno-like effects in nitrogen vacancy centers
提出了通过控制氮空位（NV）中心近端电子自旋来实现近端$\mathrm{^{13}C}$核自旋的量子Zeno效应（QZE）和量子类Zeno效应（QZLE）的方案.测量通过施加微波脉冲来诱导不同电子自旋状态之间的跃迁来执行。在实际的实验条件下，我们的计算结果表明，在NV中心附近的$^{13}$ C核自旋中同时存在QZE和QZLE.
2015-11-06 quant-ph
Quantum beats and metrology in a rapidly rotating Nitrogen-Vacancy center
本文研究了外加磁场作用下旋转氮空位中心系统的动力学行为和量子精密测量。基于最近实现的纳米转子的快速旋转[J. Ahn，et.例如，物理修订信函121，033603（2018）和R. Reimann等人例如，物理修订信函121，033602（2018）]，旋转的频率接近NV中心系统的本征频率，我们预测了时域中的量子拍频现象，并表明在我们的系统中，叠加效应可以增强量子精密测量。
2019-06-20 quant-ph
High-fidelity quantum memory using nitrogen-vacancy center ensemble for hybrid quantum computation
研究了一种混合量子计算系统，该系统采用氮空位中心系综（NVE）作为量子存储器，在传输线谐振器（TLR）中制备的电流偏置约瑟夫森结（CBJJ）超导量子比特作为量子计算处理器，TLR中的微波光子作为量子数据总线。通过考虑各种退相干机制，认真对待存储过程。这种混合量子器件也可以用于通过公共CBJJ创建NVE的多量子位W态。使用现有技术证明了实验可行性和挑战性。
2011-06-15 quant-ph
Harnessing individual nitrogen-vacancy centers with a compact and portable confocal microscope
针对现有NV中心操控光学系统体积大、复杂且成本高的问题，研究团队研发出一款紧凑型便携式共聚焦装置，可实现单个NV中心的高效检测与控制，支持相干自旋控制及纳米级磁场传感。
2024-10-07 quant-ph
Experimental and theoretical analysis of noise strength and environmental correlation time for ensembles of nitrogen-vacancy centers in diamond
从实验和理论上研究了不同自旋浓度金刚石中氮空位中心的哈恩回波衰减曲线。哈恩回波结果表明，低自旋浓度的非指数衰减，而指数衰减是占主导地位的高自旋浓度。通过用理论模型拟合衰变曲线，我们发现环境噪声的幅度和关联时间都与自旋浓度有明显的依赖关系。这些结果对于优化高性能量子器件，特别是量子传感器中的NV中心浓度至关重要。
2019-09-17 quant-ph
Multi-phonon interactions between nitrogen-vacancy centers and nanomechanical resonators
我们研究了由氮空位中心和机械谐振器组成的混合系统中的多声子相互作用，通过适当的边带工程模拟，我们发现增强的非线性相互作用可以主导耦合系统.作为一个例子，我们展示了机械运动的非经典态的制备和探索的量子关联的$n$ -声子与工程耗散，基于大的多声子耦合强度可达到在这种边带结构。这一工作充分利用了金刚石中缺陷中心的结构和相干性特征，为量子信息处理提供了有益的参考。
2019-08-10 quant-ph
Implementations of two-photon four-qubit Toffoli and Fredkin gates assisted by nitrogen-vacancy centers
期望实现需要较少量子资源的高效量子信息处理。我们设计了两个紧凑的量子线路，用于在单光子系统中通过金刚石氮空位（NV）中心在偏振和空间自由度（DoF）上确定性地实现四量子比特Toffoli和Fredkin门。这些门由与金刚石NV中心相关的电子自旋预示。与具有一个自由度的实现相比，我们的实现减少了量子资源，并且对退相干具有鲁棒性。我们的门的性能和效率的评估表明，我们的计划可以实现与当前的技术。
2017-03-01 quant-ph
Raman quantum memory based on an ensemble of nitrogen-vacancy centers coupled to a microcavity
我们提出了一个在金刚石中的氮空位中心与微腔耦合的系综中实现光量子存储器的方案。该方案是基于非共振拉曼耦合，它允许一个规避光学非均匀加宽和存储的电子自旋相干的光子。这种方法保证了一秒量级的存储时间和10 $^7$量级的时间带宽积。我们包括所有可能的光学跃迁在一个9级配置，数值评估的效率，并讨论实现高效率和保真度的要求。
2013-12-18 quant-ph
Controlled coupling of a single nitrogen-vacancy center to a silver nanowire
我们报告的控制耦合的一个单一的氮空位（NV）中心的表面等离子体模式沿化学生长的银纳米线传播。我们定位和光学特性的一个单一的NV-中心在一个统一的介电环境中，然后我们可控地定位在纳米线附近的这个发射器。因此，我们能够控制该特定发射器与纳米线的耦合，并直接比较耦合前后的光子发射特性。单等离子体激元模式的激发被见证，并证明了高达4.6倍的总速率增强。
2010-12-20 quant-ph
Electron Spin Resonance Shift and Linewidth Broadening of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond as a Function of Electron Irradiation Dose
使用透射电子显微镜对高氮浓度金刚石样品进行200 keV电子辐照。氮空位（NV）色心的光学和自旋共振性质作为辐射剂量的函数进行了研究，辐射剂量高达6.4 \times 1021 e-/cm 2。NV-中心的微波跃迁频率被发现移动了0.6%（17.1 MHz）和线宽加宽，随着电子辐照剂量的增加。出乎意料的是，测得的磁灵敏度是最好的，在最低的照射剂量，即使NV浓度单调增加，随着剂量的增加。这在很大程度上是由于在较高剂量下光学检测到的自旋对比度急剧降低。
2012-08-09 quant-ph
Cavity QED implementation of non-adiabatic holonomies for universal quantum gates in decoherence-free subspaces with nitrogen-vacancy centers
提出了一种在无消相干子空间中实现非绝热完整量子计算的腔QED方案，其中氮空位中心与微球腔的回音壁模共耦合，在微球腔中的量子比特上可以实现一组通用的量子门.在我们的实现中，在适当的驱动场的辅助下，量子演化对仅虚激发的腔场态不敏感。利用氮空位中心的Λ型三能级构型中的光学跃迁，所实现的非绝热完整性可以用于在编码的逻辑量子比特上构造通用的量子门集合。因此，我们的方案开辟了在具有长相干时间的固态自旋上实现具有腔辅助相互作用的普适完整量子计算的可能性。
2015-05-20 quant-ph
Towards a picosecond transform-limited nitrogen-vacancy based single photon source
我们分析了基于零声子线的腔Purcell增强和其他跃迁的抑制的氮空位（NV^-）色心单光子源。利用主方程和量子轨道方法分析了腔心系统的最优性能条件。通过将该中心与高精细光学腔[Q ~ O（10 ^4 - 10 ^5），V ~ λ ^3]强耦合，并采用亚皮秒光激发，该系统具有显著的性能：有效寿命为70 ps，线宽为0.01 nm，单光子发射几率接近单位，多光子发射几率小[O（10^-5）]。
2008-06-04 quant-ph
Optically induced static magnetic field in ensemble of nitrogen-vacancy centers in diamond
在纳米尺度下产生局部磁场对于诸如基于自旋量子比特的量子存储器的许多应用是期望的。然而，由于静态磁场的缓慢衰减，这是一个挑战。在这里，我们证明了光子自旋密度（PSD）诱导的有效静态磁场的整体氮空位（NV）中心在大块金刚石。这种局部感应的磁场是光激发和NV中心之间相干相互作用的结果。我们证明了在布洛赫球上的光诱导自旋旋转超过10度，这在自旋量子比特的全光相干控制中有潜在的应用。
2022-05-06 quant-ph
Laser and Microwave Excitations of Rabi Oscillations of a Single Nitrogen-Vacancy Electron Spin in Diamond
在室温下观察到金刚石中单氮空位（NV）中心电子自旋的拉比振荡的崩塌和复苏形状。由于主体14 N核自旋和NV中心电子自旋之间的超精细相互作用，14 N核自旋的不同取向导致基态ms=0和激发态ms=1之间的跃迁的三重态分裂。微波可以均匀地激发这三个跃迁，产生三个独立的章动，拉比振荡的形状是三个章动的组合。这一结果为金刚石中的电子自旋振荡提供了一个新的视角。
2010-09-09 quant-ph
Zero field magnetic resonance spectroscopy based on Nitrogen-vacancy centers
提出基于氮-空位（NV）中心利用圆偏振微波场选择性寻址自旋态的零磁场磁共振波谱方案，应用于单分子波谱，扩展了NV中心在零磁场环境下的纳米尺度分子波谱应用。
2023-04-05 quant-ph
Optically detected nuclear quadrupolar interaction of 14N in nitrogen-vacancy centers in diamond
我们报道了利用电子自旋回波包络调制技术对氮空位中心14 N核自旋的核四极相互作用的灵敏探测。我们施加了一个弱的横向磁场的自旋系统，使某些禁戒跃迁成为弱允许由于二阶效应涉及的非长期条款的超精细相互作用。弱跃迁引起电子自旋回波信号的调制，理论分析表明调制频率主要由核四极频率决定;数值模拟证实了分析结果，并与实验表现出良好的定量一致性。这是一种实验上简单的检测四极相互作用的方法，它可以用来研究具有类似于氮空位中心的能量结构的自旋系统。
2014-05-01 quant-ph
Imaging of high-frequency electromagnetic field by multipulse sensing using nitrogen vacancy centers in diamond
本文提出利用金刚石氮空位中心的多脉冲动力学去耦与幅度整形控制脉冲，在19.23 MHz实现微米级空间分辨率的高频率分辨率射频场成像。
2023-07-05 quant-ph
Introduction to Quantum Optimal Control for Quantum Sensing with Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
基于金刚石的量子技术是一个快速发展的领域，具有科学和技术的重要性。随着对基于金刚石的量子系统的知识和经验的不断增长，对性能的需求也越来越高。量子最优控制（QOC）为许多现有的挑战提供了直接的解决方案，并为未来的应用提供了基础。结合金刚石中氮空位（NV）中心的QOC策略、量子传感和其他相关量子技术应用的快速回顾，我们给出了必要的背景来总结金刚石中NV中心QOC辅助量子应用领域的最新进展。
2020-06-18 quant-ph
NOON state generation with phonons in acoustic wave resonators assisted by a nitrogen-vacancy-center ensemble
由于声波谐振器（AWR）的品质因数达到了$10^{11}$，AWR被认为是量子信息的良好载体。在本文中，我们提出了一个方案来构建一个NOON态的两个AWR辅助氮空位中心系综（NVE）。两个AWR垂直交叉，NVE位于交叉的中心。通过考虑系统的退相干，利用AWR和NVE之间的共振相互作用以及NVE的单量子比特操作，当AWR中的声子数为$N \le 3$时，可以获得保真度高于$98.8\%$的NOON态.
2018-11-30 quant-ph
Dissipative preparation of entangled states between two spatially separated nitrogen-vacancy centers
提出了一种利用两个回音壁模（WGM）微谐振腔产生两个空间分离的氮空位（NV）中心纠缠态的新方案，这两个微谐振腔既可以通过锥形光纤波导耦合，也可以通过WGM的倏逝场耦合.我们发现，两个NV中心的稳态可以通过耗散量子动力学过程转向类单态，其中腔衰减起着积极的作用，可以帮助驱动系统到目标状态。该协议为利用这种固态腔量子电动力学系统进行量子通信和计算开辟了广阔的前景。
2012-04-04 quant-ph
Compact quantum gates on electron-spin qubits assisted by diamond nitrogen-vacancy centers inside cavities
在固态系统上构造紧凑的通用量子门量子线路是量子计算的关键。我们提出了一些紧凑的量子电路的确定性固态量子计算，包括CNOT，Toffoli，和Fredkin门的金刚石氮空位中心限制在腔中，通过一些单光子的输入-输出过程实现。我们为这些通用量子门设计的量子线路简单而经济。此外，没有使用额外的电子量子比特，而只是使用单光子介质。这些门有很长的相干时间。我们讨论了这些通用的固态量子门的可行性，得出结论，他们是可行的，以目前的技术。
2013-10-21 quant-ph
Low temperature studies of the excited-state structure of Nitrogen-Vacancy color centers in diamond
本文报道了在低温下结合共振激发和光学检测磁共振技术对金刚石中单个氮空位缺陷的3E激发态结构的研究。的激发态结构的理论模型的开发，并显示出良好的协议与实验观察。此外，我们还发现在室温下，与3E激发态相关的两个轨道分支是平均的。这项研究导致了一个改进的物理理解的NV缺陷的电子结构，这是非常宝贵的金刚石为基础的量子信息处理的发展。
2009-05-18 quant-ph
Quantum Control for Nanoscale Spectroscopy With Diamond Nitrogen-Vacancy Centers: A Short Review
近年来，基于色心的金刚石量子技术迅速兴起。氮空位色心由于其优异的自旋性质和光学可寻址性而引起了人们的特别兴趣。NV中心已被用于实现创新的多模量子增强传感器，在室温下提供前所未有的高灵敏度和空间分辨率的组合。技术进步和潜在的传感应用的拓宽引起了对NV量子传感器性能进步的日益增长的需求。量子控制在响应这一需求方面发挥着关键作用。本文简要介绍了量子控制辅助量子传感和磁场光谱学的最新进展。
2021-02-12 quant-ph
Orbital state manipulation of a diamond nitrogen-vacancy center using a mechanical resonator
我们研究了一个单一的氮空位（NV）中心的共振光学跃迁，这是由一个强大的机械驱动相干打扮。使用千兆赫兹频率的金刚石机械谐振器，应变耦合到NV中心的轨道状态，我们展示了相干拉曼边带的第九阶和轨道声子相互作用，混合两个激发态轨道分支。这些相互作用的光谱揭示通过多声子拉比分裂的轨道分支，其规模作为谐振器驱动振幅的函数，并成功地再现在量子模型。最后，我们讨论了机械驱动在NV中心轨道态工程中的应用。
2018-01-20 quant-ph
Phonon Induced Spin Dephasing Time of Nitrogen Vacancy Centers in Diamond from First Principles
具有长退相时间的自旋量子比特是新量子技术发展的基本要求，并且具有从量子信息处理到量子存储器和量子网络的许多潜在应用。本文对金刚石中带负电荷的氮空位中心缺陷色心的自旋退相时间进行了理论研究和计算。我们采用从头算密度泛函理论计算电子结构，并提取退相时间使用累积展开方法。我们发现，声子诱导的退相是T2在低温下的一个限制因素，与最近的实验，使用动态去耦技术。这种方法可以推广到半导体、分子系统和其他带隙材料中的其他自旋缺陷。
2022-09-23 quant-ph
Fast coherent control of nitrogen-14 spins associated with nitrogen-vacancy centers in diamonds using dynamical decoupling
针对氮-14核自旋缺乏横向超精细耦合、难以快速操控的问题，本文用弱离轴磁场产生有效横向耦合，并结合动力学解耦在4.2 μs内实现条件旋转门。
2023-09-25 quant-ph
Proposal for implementing universal superadiabatic geometric quantum gates in nitrogen-vacancy centers
我们提出了一个可行的方案来实现一个通用的量子门的几何相位和超绝热量子控制的基础上。结合两种策略的优点，所提出的量子门具有鲁棒性和快速性。以金刚石氮-空位中心体系为例进行了说明。我们表明，这些门可以实现在一个简单的两级配置，通过适当控制的幅度，相位和频率的微波场。门的鲁棒性和快速的功能被确认通过比较保真度的建议超绝热几何相位（受控相位）门与其他两种相位（受控相位）门。
2016-04-27 quant-ph
Interaction of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond with a Dense Ensemble of Carbon-13
本文研究金刚石氮-空位中心与高浓度碳-13核自旋的相互作用，通过5–200 G光探测磁共振谱分析，提出与应变无关的碳-13浓度测量方法并解释谱线窄特征。
2023-10-10 quant-ph
Detection of Molecular Transitions with Nitrogen-Vacancy Centers and Electron-Spin Labels
我们提出了一个协议，检测分子的构象变化与两个氮氧电子自旋标记和氮空位（NV）中心的金刚石。更具体地说，我们证明了NV可以检测电子自旋标签之间的耦合引起的能量转移。该协议依赖于微波和射频脉冲在一系列参数中的明智应用，以确保稳定的氮氧共振。此外，我们证明了我们的方案是通过使用不同的氮同位素的氮氧化合物进行优化。我们使用详细的数值模拟和贝叶斯推断技术来证明，我们的方法能够检测构象变化的现实条件下，包括强大的NV退相率作为金刚石表面接近和氮氧化物热化机制的结果。最后，我们表明，随机分子翻滚可以利用提取标签间的距离。
2022-12-20 quant-ph
Coupling of Nitrogen-Vacancy Centers to Photonic Crystal Cavities in Monocrystalline Diamond
通过耦合到使用标准半导体制造技术在单晶金刚石中制造的光子晶体谐振器，氮-空位中心的零声子跃迁速率被增强约70倍。对光谱过滤的零声子线的光子相关测量显示出反聚束，即收集到的光致发光主要由单个氮空位中心发射的特征。利用高分辨光致发光和光致发光激发光谱表征了氮-空位耦合中心的线宽和光谱扩散。
2012-02-03 physics.optics quant-ph
Vibrational and electronic ultrafast relaxation of the nitrogen-vacancy centers in diamond
首次对金刚石中的氮空位中心进行了二维电子能谱和瞬态光栅测量。这些测量结果揭示了能量转移和振动路径与自旋相干的后果。
2012-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proximal nitrogen reduces the fluorescence quantum yield of nitrogen-vacancy centres in diamond
金刚石中的氮空位色心是最重要的固态量子体系之一。其应用领域包括高精度传感、量子计算、单光子通信、计量学、纳米级磁成像和生物传感。对于所有这些应用，所发射的光子的高量子产率是期望的。然而，被设计成具有高密度氮空位中心的金刚石样品显示出在单个批次内或甚至在同一样品内显著变化的亮度水平。在这里，我们表明，附近的氮杂质淬火氮空位中心通过非辐射跃迁发射，导致荧光量子产率降低。我们监测的氮空位中心合奏从合成金刚石样品与不同浓度的氮杂质的发射特性。虽然在1.81 ppm的低氮密度下，我们测得的寿命为13.9 ns，但我们观察到随着氮密度的增加，寿命大幅减少。我们测量的寿命低至4.4纳秒在氮密度为380 ppm。寿命的变化分别与相对荧光量子产率从77.4%降低至32%以及氮密度从88 ppm增加至380 ppm相匹配。这些结果将告知优化基于氮空位中心荧光的金刚石晶体器件的性能所需的条件。此外，这项工作提供了深入了解钻石和纳米钻石内的高密度氮空位合奏中观察到的不均匀性的起源。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
