Strong Coupling between a Single NV Spin and the Rotational Mode of Diamonds Levitating in an Ion Trap
提出了一个单原子自旋与悬浮纳米粒子转动模式之间强耦合的方案。这个想法是基于自旋读出的NV中心嵌入在非球面纳米金刚石悬浮在离子阱。我们发现，钻石的不对称性诱导的离子阱中的旋转约束。利用弱的均匀磁场和强的微波驱动，我们证明了NV中心的自旋可以强烈耦合到金刚石的旋转运动。
2017-10-06 quant-ph
Generation of entangled photon strings using NV centers in diamond
我们提出了一个利用金刚石中的NV心产生纠缠光子的方案。我们展示了金刚石中的长寿命核自旋如何介导多光子之间的纠缠，从而增加纠缠光子串的长度。利用所提出的方案，可以同时产生n光子GHZ态和团簇态。我们提出了一个实验方案，实现相同的和估计的纠缠产生率在存在和不存在的腔。
2015-05-20 quant-ph
Bunching and antibunching from single NV color centers in diamond
我们研究了金刚石中单个N-V心发射的荧光光子与光激发功率之间的相关性。自相关函数在短时间内显示出明显的光子反聚束，证明了发射中心的唯一性。我们还报告了光子聚束效应，其中涉及到一个陷阱的水平。用速率方程对N-V中心能级的布居进行了分析，结果表明速率方程系数与强度有关。
2000-10-11 quant-ph
Scalable on-chip integration of diamond color centers for cryogenic quantum photonics
Yokohama National University（横滨国立大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Hiroshima University（广岛大学）
本文提出了一种芯片集成的钻石光子晶体腔，包含氮空位中心，通过边缘耦合光纤观察到NV中心发射的Purcell增强，展示了钻石色心的低温操作，为可扩展的钻石量子通信平台奠定基础。
2026-04-08 quant-ph
Quantum networks based on color centers in diamond
随着传输和处理量子信息的能力，大规模量子网络将实现一系列全新的应用，从量子通信到分布式传感、计量和计算。这个观点回顾了量子网络节点和钻石中的色心作为合适的节点候选者的要求。我们简要概述了最先进的量子网络实验采用钻石色心，并讨论了未来的研究方向，特别是集中在量子比特的控制和相干性，分布和存储纠缠态，并在有效的自旋光子接口。我们讨论了一条将钻石中的色心与其他光子材料相结合的大规模集成器件的路线，并展望了未来现实的量子网络协议实现和应用。
2021-05-10 quant-ph
Non-Abelian geometrical control of a qubit in an NV center in diamond
我们提出了一种在金刚石中带负电荷的氮空位中心实现光学量子比特旋转的方法。量子比特在相对较低的温度极限下被编码在基态简并态中。旋转过程的基本思想是绝热通道中的非阿贝尔几何相位，它是由两个简并暗态之间的非绝热跃迁产生的。的可行性是基于成功的模型NV中心作为一个激发的双重四能级原子。
2012-07-09 quant-ph
Wide-field magnetometry with nitrogen-vacancy centers in randomly oriented micro-diamonds
近年来，金刚石中氮空位色心的磁学研究引起了人们极大的兴趣。磁场的三维定向的绝对知识对于许多应用是必要的。传统的磁力测量通常使用具有薄NV层的块状金刚石中的NV集合或金刚石尖端形式的扫描探针来执行，这需要光滑的样品表面和探测装置的接近度，通常限制了感测能力。在这里，我们提出了一种用于确定相对于金刚石晶格的磁场矢量的三维取向的方法。我们证明了沉积在平面上的任意取向的亚微米尺寸的金刚石粉末中的NV中心可以用于感测磁场。我们的工作可以扩展到不规则的表面，这显示了一个有前途的路径纳米金刚石为基础的光子传感器。
2022-10-30 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
Creation of color centers in diamond by recoil implantation through dielectric films
本研究通过介电薄膜反冲注入法，在金刚石中可控产生近表面NV和SiV色心，为量子技术提供新途径。
2023-12-29 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
Demonstration of vector magnetic field sensing by simultaneous control of nitrogen-vacancy centers in diamond using multi-frequency microwave pulses
金刚石中的氮空位（NV）中心系综是实现灵敏磁场传感器的一个诱人的候选者。特别地，由于NV中心的轴沿四个方向分布，因此来自具有不同轴的NV中心的测量数据的集合提供关于磁场的矢量分量的信息。然而，在常规方法中，NV中心的低测量对比度限制了矢量磁场感测的灵敏度。最近，为了克服这个问题，已经提出了NV中心的多频率控制。其核心思想是用多频微波脉冲同时控制四种不同轴向的NV中心。在这里，我们展示了矢量磁场感测与NV中心的金刚石通过这样的多频率控制与脉冲型测量的合奏。我们使用哈恩回波脉冲和提取信息的矢量分量施加的AC磁场。我们发现，多频控制的金刚石基矢量场传感的灵敏度优于单频控制的磁场的每个矢量分量。
2018-11-08 quant-ph
Calibration-Free Vector Magnetometry Using Nitrogen-Vacancy Center in Diamond Integrated with Optical Vortex Beam
本文报道了一种新的方法来确定单个氮空位（NV）中心在大块金刚石中的取向，并利用它们实现了具有纳米级分辨率的免校准矢量磁力计。采用光学涡旋光束对[111]取向金刚石的NV心进行光激发和扫描。不同取向的NV中心的扫描荧光图案是完全不同的。因此，可以直接知道关于晶格中的每个NV中心的取向信息，而无需任何校准过程。此外，我们使用三个不同取向的NV中心，以形成一个磁强计和重建的完整矢量信息的磁场的基础上，光学检测磁共振（ODMR）技术。与以往的方案相比，实现矢量磁测量使用NV中心，我们的方法是更有效的，很容易应用于其他NV为基础的量子传感的应用。
2021-02-04 quant-ph
Nanopositioning of a diamond nanocrystal containing a single NV defect center
精确控制单个量子物体的位置对于量子科学和纳米技术中的许多实验都很重要。我们报告了一种高精度定位单个金刚石纳米晶体的技术。定位是用自制的纳米操纵器在实时扫描电子成像下完成的，精度为几纳米。该技术被应用于拾取、移动和定位包含在金刚石晶片中的单个NV缺陷中心。我们验证了独特的光学和自旋性质的NV中心的定位过程中保存。
2009-03-19 quant-ph
Vector magnetic field sensing via multi-frequency control of nitrogen-vacancy centers in diamond
金刚石中的氮空位（NV）中心系综是一种很有吸引力的探测小磁场的器件。特别地，通过利用NV中心由于对称性而可以沿着四个不同轴之一对准的事实，可以提取关于矢量磁场的信息。然而，在常规方案中，NV中心的低读出对比度显著降低了矢量磁场感测的灵敏度。在这里，我们提出了一种使用多频率控制来提高NV中心的矢量磁场感测的灵敏度的方法。由于NV中心的塞曼能量依赖于轴的方向，我们可以使用不同频率的微波脉冲独立地控制四种类型的NV中心。这允许我们将每个NV中心用于并行的矢量场检测，这有效地增加了读出对比度。我们的研究结果铺平了道路，实现一个实用的金刚石基矢量场传感器。
2017-06-15 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
A Coherence-Protection Scheme for Quantum Sensors Based on Ultra-Shallow Single Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
针对超浅NV中心自旋相干受表面核磁噪声限制的问题，提出利用表面应变与小磁场协同作用，在富集$^{12}$C金刚石中显著延长1纳米深NV中心相干时间，并扩展至天然金刚石实现纳米矢量磁测量。
2025-01-21 quant-ph
Spectral Broadening and Ultrafast Dynamics of a Nitrogen-Vacancy Center Ensemble in Diamond
金刚石中氮空位（NV）中心的许多应用关键依赖于光谱窄且稳定的光学零声子线跃迁。虽然已经证明了许多令人印象深刻的原理验证实验，但在工程NV中心仍有许多工作要做，这些中心的光谱特性对于实际实施来说足够强大。为了阐明其与环境的相互作用的机制，我们应用多维相干光谱的NV中心系综散装金刚石在低温下。我们的光谱揭示了由于准局域振动模式以及皮秒时间尺度上的超快光谱扩散引起的热退相。的固有的，整体平均均匀线宽被发现是在几十GHz的范围内，通过外推到零温度。我们还观察到一个温度依赖性的斯塔克分裂的激发态歧管，相关的NV传感协议。
2020-10-31 quant-ph
Compiler design for hardware specific decomposition optimizations, tailored to diamond NV centers
针对金刚石NV中心缺乏专用编译器的问题，本文提出集成经典与量子指令、支持直接碳控制等特定操作的编译器，经测试可减少噪声影响、提升执行保真度。
2025-11-18 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
Observation of Shear Strain in Ion-Implanted Diamond Substrate and Diamond Nanophotonic Structures
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Center for Research in Nano Technology and Science, Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院纳米科技与科学研究中心）；Solid State Physics Laboratory（固体物理实验室）；School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学基础科学卓越中心物理学院）
研究通过零场连续波光探测磁共振技术揭示离子注入和纳米加工过程对金刚石中NV中心电子自旋能级的影响，发现金刚石基底存在由这些过程引起的剪切应变特征。
2026-04-06 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
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
The non-Abelian geometric phase in the diamond nitrogen-vacancy center
本文介绍了一个理论框架，以了解非阿贝尔几何相位的积累在旋转的氮空位中心的金刚石。具体来说，我们考虑如何可以实现退化状态，并证明所得到的几何相位为多个路径是非阿贝尔。我们发现，非阿贝尔性质的相位是鲁棒的波动的路径和磁场。与以往的研究不同，我们发现在旋转条件下氮空位中心的阿贝尔几何相位的积累的极限时间尺度是$T_{1}$。因此，氮空位中心的非阿贝尔几何相位累积对于作为陀螺仪的应用具有潜在的优势。
2014-02-04 quant-ph
Dynamic polarization of single nuclear spins by optical pumping of NV color centers in diamond at room temperature
报道了一种有效抑制金刚石中单个核自旋的方法，该方法基于单个NV色心的光泵浦，并通过其激发态的能级反交叉来介导。在室温下，与NV中心相关的15 N核自旋极化率大于98%，对应于$μ$ K有效核自旋温度.然后，我们同时确定性初始化的两个核自旋（13 C和15 N）在附近的NV缺陷。这种对核自旋状态的鲁棒控制是进一步扩大钻石中基于核自旋的量子寄存器的关键因素。
2009-02-10 quant-ph
Level anti-crossings of an NV center in diamond: Decoherence-free subspaces and 3D sensors of microwave magnetic fields
金刚石中的氮空位（NV）中心已成为量子技术的重要工具。所有这些应用都依赖于与这些中心相关的电子和核自旋的长相干时间。本文研究了在静态小磁场中金刚石中NV中心与第一壳层13 C核自旋耦合的能级反交叉。由于哈密顿量的强非长期分量，这些水平反交叉发生在静态磁场的特定方向上。在这些取向上，我们观察到了无退相干子空间，其中电子自旋相干时间（T_2 ~*）比其它取向上的长5-7倍。另一个有趣的性质，在这些水平的反交叉是，个别跃迁振幅占主导地位的磁偶极矩的一个单一的组成部分。因此，这可以用于具有单个NV中心的微波磁场的矢量检测。这对于使用数字最优控制技术精确控制中心尤其重要。
2019-08-21 quant-ph
Single Color Centers Implanted in Diamond Nanostructures
单色心光学金刚石纳米结构材料加工技术的发展是量子科学与技术中的一个重要问题。在这项工作中，我们提出了离子注入和自上而下的金刚石纳米纤维在两种情况下的组合：金刚石纳米柱和金刚石纳米线。第一种器件由“浅”注入（~ 20 nm）组成，以在金刚石晶体的顶面附近产生氮空位（NV）色心。然后通过在金刚石表面中干法蚀刻规则的纳米柱阵列来机械地隔离各个NV中心。光子反聚束测量表明，高产量（>10%）的设备包含一个单一的NV中心。第二个器件展示了单个NV中心到预制金刚石纳米线中的“深”（~1μm）注入。纳米线几何形状的高单光子通量，结合超纯金刚石的低背景荧光，使我们能够维持强光子反聚束，即使在高泵浦功率。
2010-09-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Chip-based microcavities coupled to NV centers in single crystal diamond
研究了单晶金刚石中氮空位中心与片上微腔的光耦合。微腔由混合磷化镓和金刚石材料系统制造，并且支持光谱仪分辨率限制Q > 25000的回音壁模式共振。
2009-08-14 cond-mat.mes-hall 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
Hybrid III-V diamond photonic platform for quantum nodes based on neutral silicon vacancy centers in diamond
将基于钻石色心的原子量子存储器与片上光子器件集成，将使长距离纠缠分布成为可能。然而，由于色心对其环境高度敏感，并且它们的性质在纳米制造结构中退化，因此集成的努力一直具有挑战性。在这里，我们描述了一种异质集成的片上III-V金刚石平台，该平台设计用于金刚石中的中性硅空位（SiV 0）中心，从而避免了蚀刻金刚石衬底的需要。通过与金刚石表面附近的SiV 0中心的倏逝波耦合，该平台将使Purcell增强SiV 0发射和有效的频率转换到电信C波段。所提出的结构可以用容易获得的制造技术来实现。
2020-12-30 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Coherent Interactions Between Silicon-Vacancy Centers in Diamond
我们报告相干相互作用内的硅空位色中心的钻石合奏。相互作用归因于共振偶极-偶极耦合。此外，我们证明了控制共振中心对通过使用驱动光脉冲诱导集体，相互作用使能拉比振荡的合奏。非共振中心对不经历集体振荡。
2021-05-03 physics.atom-ph quant-ph
Diamond particles as nanoantennas for nitrogen-vacancy color centers
金刚石纳米颗粒中的氮空位（NV）中心的光致发光表现出特定的性质相比，在块体金刚石NV中心。例如，已经报道了粒子之间的寿命和亮度的大波动。还观察到，对于比平均发光波长小得多的纳米晶体，颗粒尺寸为受激发射耗尽（STED）显微镜中的分辨率设定了较低的阈值。我们表明，所有这些功能可以定量地理解，通过实现由NV中心的光的吸收-发射介导的金刚石纳米颗粒，其行为作为一个介电纳米天线。
2011-07-03 physics.optics quant-ph
Resonant enhancement of the zero-phonon emission from a color center in a diamond cavity
我们证明了单个氮空位中心的零声子线与单晶金刚石中制备的微腔模式的耦合。一个零声子线增强超过10倍，估计在低温下的寿命测量。这些器件使用标准半导体技术和现成材料制造，从而实现集成金刚石光子学。
2010-12-17 physics.optics quant-ph
Neutral Silicon Vacancy Centers in Diamond via Photoactivated Itinerant Carriers
本文提出利用光激活 itinerant 载流子稳定金刚石中的中性硅空位中心，无需费米能级工程，实现高效稳定化并支持共振激发和磁共振检测，为按需生成量子缺陷开辟新途径。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Charge State Dynamics and Optically Detected Electron Spin Resonance Contrast of Shallow Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
金刚石中的氮空位（NV）中心可用于具有原子分辨率和灵敏度的纳米级传感;然而，已经观察到它们的性质随着它们接近金刚石表面而降低。在这里，我们报告说，除了退化的自旋相干性，NV中心在纳米的表面也可以表现出降低的荧光对比度的光学检测电子自旋共振（OD-ESR）。我们证明，这种降低的OD-ESR对比度来自NV中心的电荷态动力学，并且它具有强烈的表面依赖性，这表明表面工程对于基于金刚石色心的纳米级传感应用至关重要。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Diamonds levitating in a Paul trap under vacuum: measurements of laser-induced heating via NV center thermometry
本文测量了真空条件下悬浮在环形Paul阱中的金刚石中氮空位中心的电子自旋共振（ESR）谱。我们观察到的ESR谱的NV中心嵌入微米级金刚石在真空压力下降到$2\times 10^{-1}$毫巴，由绿色激光加热的金刚石的限制。我们还观察到NV的光致发光在真空压力下降到$10^{-2}$毫巴，并讨论了超高真空下控制NV自旋所需的步骤。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
All-optical thermometry and the thermal properties of the optically detected spin resonances of the NV center in nano-diamond
金刚石中带负电荷的氮空位中心是量子纳米计量学和生物传感的前沿。近年来，利用纳米金刚石中NV中心的自旋共振，将高灵敏度测温技术应用于亚细胞生物学和生物医学研究，引起了人们的广泛关注。在这里，我们报告了一个全面的调查中心的自旋共振的热性质，并展示了一种替代的全光学NV测温技术，利用该中心的光学德拜-沃勒因子的温度依赖性。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasmonic resonators for enhanced diamond NV- center single photon sources
我们提出了一种新的非经典光源，包括等离子体孔径与单晶金刚石含有一个单一的氮空位（NV）色心。优化结构的理论计算表明，这些器件可以同时提高光抽运效率7倍，自发发射率Fp ~ 50（Purcell因子），收集效率高达40%.这些激发和收集增强发生在宽范围的波长（~ 30 nm）内，并且在NV中心的激发（~ 530 nm）和发射（~600- 800 nm）光谱中可根据器件几何形状独立调谐。在大块金刚石晶体中采用自上而下的技术实现该系统将为无数的金刚石NV中心应用提供可扩展的架构。
2011-01-24 physics.optics quant-ph
Quantum Biomimetic Modeling of Diamond NV$^{-}$ Center Spin Dynamics
钻石NV $^{-}$中心的自旋动力学与负责鸟类磁感受的化学罗盘相似。我们提出了一个基于量子主方程的模拟框架，前者是基于后者的自由基对模型。我们发现，这个框架捕捉所有的实验研究的NV $^{-}$中心自旋系统的行为，因此可以是一个预测建模工具。
2017-09-22 physics.atom-ph quant-ph
Photophysics of single silicon vacancy centers in diamond: implications for single photon emission
金刚石中的单硅空位色心最近显示出高亮度、窄带宽、室温单光子发射的能力。本工作建立了一个描述铱表面金刚石纳米晶体中单SiV中心的三能级布居动力学模型，包括强度依赖的去搁置过程。此外，我们调查的亮度和光稳定性的单中心，并发现最大单光子速率为6.2 Mcps的连续激发下。我们调查的荧光收集效率和估计的SiV中心的量子效率。
2012-08-09 physics.optics quant-ph
Hybrid nanocavities for resonant enhancement of color center emission in diamond
利用混合回音壁模式纳米腔，实验研究了单晶金刚石中金刚石氮空位（NV）中心零声子线的共振增强发射。直径900 nm的环形纳米腔由磷化镓形成，其侧壁延伸到金刚石衬底中，在低温下与注入金刚石表面附近的带负电荷的NV中心的零声子线调谐到共振。当纳米腔处于共振状态时，零声子线强度增强了大约一个数量级，NV的自发发射寿命减少了18%，对应于零光子线发射的6.3倍增强。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
The electron-phonon processes of the nitrogen-vacancy center in diamond
带负电荷的氮空位中心在金刚石中的应用利用了该中心独特的光学和自旋性质，其在环境温度下主要由电子-声子相互作用控制。在这里，我们调查这些相互作用在环境温度和高温下，通过观察中心的激发态自旋共振的运动变窄。我们确定，该中心的Jahn-Teller动力学比目前认为的要慢得多，并确定对称声子模式的重要作用。我们的研究结果对中心的各种应用（包括量子技术）和理解其基本性质具有明显的影响。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Discovery of ST1 centers in natural diamond
ST 1心是金刚石中的一个点缺陷，具有明亮的荧光，是光学自旋初始化和读出的机制。该中心在钻石量子计算中具有令人印象深刻的应用潜力，可以作为核自旋寄存器的量子总线。这是因为它具有非常高的读出对比度，并且与众所周知的氮空位中心不同，它不具有使核自旋去球的基态电子自旋。然而，它的化学结构是未知的，我们对其性质的理解存在很大的差距。本文报道了天然金刚石中ST_1心的发现。我们的实验确定了有趣的中心的光学动力学的功率依赖性，并揭示了新的电子结构。我们还提出了一个理论，它的电子-声子相互作用，我们结合以前的实验，入围可能的候选人，其化学结构。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Readout Techniques of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
金刚石氮空位（NV）中心由于其光寻址能力和室温自旋相干性而成为量子信息科学的领先平台。然而，NV中心的自旋状态的测量通常需要在许多周期上求平均以克服噪声。在这里，我们回顾了几种提高读出性能的方法，并强调了未来的研究途径，可以在室温下实现单次电子自旋读出。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly efficient light extraction and directional emission from diamond color centers using planar Yagi-Uda antennas
钻石中的色心代表了一个有前途的平台，用于开发固态单光子源和自旋光子界面，作为基于光子学的量子技术的构建模块。然而，尽管它们表现出使它们如此有吸引力的特征的组合，但它们也受到其发射特性的有限控制，例如亮度，方向性和偏振。在本文中，我们提出了实施和实验研究的平面八木宇田天线在金刚石，展示了高效的光提取和定向发射的硅空位色心在薄金刚石膜。
2019-05-08 physics.optics quant-ph
Generation of Tin-Vacancy Centers in Diamond via Shallow Ion Implantation and Subsequent Diamond Overgrowth
金刚石中的IV族色心由于其作为光学活性固态自旋量子比特的潜力而引起了人们极大的兴趣。此类发射器的未来利用需要开发与高质量纳米光子器件兼容的精确现场控制发射器生成技术。这项任务是更具挑战性的颜色中心与大IV族杂质原子，这是有希望的，因为它们的预测长自旋相干时间没有稀释冰箱。例如，当应用于带负电荷的锡空位（SnV $^-$）中心时，常规的位点控制色心产生方法要么损坏金刚石表面，要么产生具有无法解释的特征的体光谱。在这里，我们展示了一种新的方法来产生网站控制的SnV $^-$中心与干净的散装光谱。我们通过薄的注入掩模浅注入Sn离子，随后通过化学气相沉积生长一层金刚石。这种方法可以推广到其他色心，并与量子纳米光子器件的制作相结合。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Fast qubits of optical frequencies on the rare-earth ions in fluoride crystals and color centers in diamond
提出了一种用于快速（$10^{-9}\rm{s}$）量子计算机（FQC）的掺稀土离子（REI）和金刚石对中心的氟化物晶体。作为REI掺杂的特定系统，我们提出了$Ca_{1-x}Sr_{x}F_{2}$晶体及其类似物。这些离子的具有不同总轨道角动量的$^{4}f$ -态充当二能级系统（量子比特）。还提出了合适的REI。金刚石中的$SiV$和$GeV$对中心是在高温下运行的快速光量子计算机的有前途的系统。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A bright nanowire single photon source based on SiV centers in diamond
许多量子技术的实际实施依赖于在室温下运行的鲁棒和明亮的单光子源的开发。金刚石中带负电荷的硅空位（SiV-）色心是这种单光子源的可能候选者。然而，由于与空气的高折射率失配，金刚石中的色心通常表现出低光子外耦合。另一个缺点是由于金刚石样品中天然缺陷的随机定位。在这里，我们证明了确定性的硅离子注入具有高转换效率的单SiV-中心，有针对性地制造纳米线。单一SiV-中心与纳米结构的共定位产生比块状金刚石中的单一SiV-中心高十倍的光耦合效率。这种增强的光子外耦合，连同SiV-产生方法的固有可扩展性，使得能够实现用于集成光子学和量子科学的新一类器件。
2017-08-18 physics.app-ph quant-ph
Diamond Nitrogen-Vacancy Center Magnetometry: Advances and Challenges
金刚石氮空位中心磁测量技术近年来受到应用物理和传感器领域研究人员的广泛关注。本文对金刚石NV中心磁测法的原理、灵敏度、技术发展潜力及应用前景进行了综述。简要介绍了NV心的物理特性，概述了NV心磁强计的基本原理，分析了NV心磁强计的理论灵敏度，讨论了技术噪声对NV心磁强计的影响。此外，最关键的技术，影响NV中心磁强计的性能进行了描述：金刚石样品制备，微波操作，荧光收集，和激光激发。讨论了该技术的理论和技术关键问题、可能的解决方案和研究技术路线。此外，本文还讨论了常规技术条件下技术噪声的影响，以及由理论灵敏度和技术噪声决定的实际灵敏度。可以设想，通过优化设计可以实现的灵敏度约为10 fT/Hz ^[1/2]。最后给出了金刚石NV中心磁强计的应用前景。
2020-10-20 physics.app-ph quant-ph
Wide-Field Strain Imaging with Preferentially-Aligned Nitrogen-Vacancy Centers in Polycrystalline Diamond
我们报告宽场光学检测磁共振成像的氮空位中心（NVs）在IIa型多晶金刚石。这些研究揭示了一个异质的结晶环境，产生不同密度的NV中心，包括一些个别晶粒内的优先取向，但保留长的自旋相干时间。使用本机NV作为纳米级传感器，我们介绍了一种三维应变成像技术，具有高灵敏度（$< 10^{-5}$ Hz $^{-1/2}$）和衍射限制的分辨率在宽视场。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Efficient electrical spin readout of NV- centers in diamond
利用脉冲光电离技术，对金刚石中NV心系综的相干自旋操纵和回波形成进行了电探测，实现了高达17%的对比度。基本的自旋相关的电离动力学进行了实验研究，并比较蒙特卡罗模拟。这允许识别优化对比度和灵敏度的条件，其与光学检测相比是有利的。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing itinerant carrier dynamics at the diamond surface using single nitrogen vacancy centers
钻石中的色心被广泛地用于量子传感、计算和网络。它们的光学、自旋和电荷性质已经被广泛研究，而它们与巡游载流子的相互作用相对未被探索。在这里，我们表明，NV中心位于10 nm的金刚石表面可以通过空穴捕获转换为中性电荷状态。通过测量空穴捕获率，我们提取捕获截面，这是抑制接近金刚石表面。距离的依赖性是一致的载流子扩散模型，表明巡回载流子寿命可以很长，即使在金刚石表面。测量近表面NV中心的动力学特性提供了一个新的工具，用于表征金刚石表面和研究金刚石器件中的电荷输运。
2022-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Photoluminescence of nitrogen-vacancy and silicon-vacancy color centers in phosphorus-doped diamond at room and higher temperatures
掺磷金刚石与传感、光电子学和量子光子学的应用相关，因为金刚石中色心的独特光学性质可以与通过包含磷获得的n型导电性相结合。在这里，我们调查的光致发光信号的氮空位和硅空位的颜色中心的磷掺杂的金刚石作为温度的函数，从环境条件开始到约100 $^\circ$摄氏度，专注于零声子线（ZPL）。我们发现，ZPL的波长和宽度的两个色心表现出相当的温度依赖性，尽管在光致发光光谱的强烈差异。此外，硅空位中心的ZPL的温度敏感性不受磷掺杂的显着影响，因为我们推断通过与电子级单晶金刚石中的硅空位中心的比较。
2021-01-14 physics.app-ph quant-ph
Data-Driven Review and Machine Learning Prediction of Diamond Vacancy Center Synthesis
University of Aveiro（阿威罗大学）；Intelligent Systems Associate Laboratory (LASI)（智能系统联合实验室）；Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores - Microssistemas e Nanotecnologia（系统工程与计算机研究所-微系统与纳米技术）；IPFN, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院物理核研究组）；DECN, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院化学工程与工艺系）；Trent University（特伦特大学）
本文通过数据驱动方法和机器学习预测，分析钻石空位中心合成方法及其参数，以提高材料性能和应用效果。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
