Optical polarization of nuclear ensembles in diamond
我们报道了金刚石中稠密核自旋系综的极化及其对磁场和温度的依赖性。极化方法是基于带负电荷的氮空位色心的电子自旋极化通过中心的激发态能级反交叉转移到核自旋。我们在NV中心内测量了90%的14 N核自旋，在13-14 MHz的超精细相互作用强度下测量了70%的近端13 C核自旋。磁场依赖性的极化揭示了急剧下降的极化在特定的字段值对应于交叉弛豫与取代氮中心，而温度依赖性的极化表明，高极化持续到50 K。这项工作使13 C在散装金刚石，这是感兴趣的应用程序的核磁共振，在量子存储器的混合量子器件，并在传感极化。
2013-01-21 quant-ph
Demonstration of Open Quantum System Optimal Control in Dynamic Nuclear Polarization
动态核极化（DNP）用于核磁共振（NMR）中，以将极化从电子自旋转移到核自旋。理论上，由此产生的核极化增强可以是两个或三个数量级，具体取决于样本。然而，在固态系统中，存在DNP的竞争机制，当它们同时发生时，会降低核自旋的净极化增强。我们提出了一个简单的量子描述的DNP和应用最优控制理论（OCT）与开放量子系统的框架来设计脉冲，选择一个DNP过程和抑制其他。我们实验证明了使用OCT脉冲的DNP增强的数量级改善。
2015-07-20 quant-ph
Robust techniques for polarization and detection of nuclear spin ensembles
高灵敏度的核自旋探测在包括核磁共振光谱（NMR）、成像（MRI）和量子计算在内的许多科学领域中至关重要。微小的热核自旋极化是实现这一目标的主要障碍，可以通过动态核自旋极化（DNP）方法来克服。后者通常依赖于热极化电子自旋向附近核自旋的转移，这受到前者的玻尔兹曼分布的限制。在这里，我们证明了极化和读出的核自旋浴组成的$^{13}$ C核自旋在金刚石中使用一个单一的氮空位（NV）中心。我们的方法利用微波修饰态转移NV的高（$>$ ~92~\%）的非平衡电子自旋极化短激光脉冲诱导周围的碳核自旋，在那里的NV是重复的光学再极化，从而提供了一个有效的无限极化水库。实现了核“冻结核”中极化的饱和，这是由极化转移信号的衰减证实的，并且与理论模拟显示出极好的一致性。在此，我们介绍了极化反转极化读出（PROPI）方法作为一种定量测量的核自旋浴磁化。此外，我们表明，使用集成的固体效应的单量子跃迁和双量子跃迁的核自旋极化可以实现，即使当静态磁场不沿NV的晶轴对齐。这为我们的DNP技术在纳米金刚石内外的自旋应用开辟了一条道路，使其能够作为MRI示踪剂应用。
2017-11-30 quant-ph
Polarization enhancement in $\vec{d}(\vec{p}$,$^2$He)n reaction: Nuclear teleportation
我表明，核物理中使用的实验技术可以成功地应用于大质量物质自旋态的量子隐形传态（QT）。在核极化测量中发现了一种新的非局域物理效应--量子隐形传态效应。在所提出的QT实验中，预期中子极化的增强将区分{ \it only}贝尔态之一。
2003-12-18 quant-ph
Repeated measurements and nuclear spin polarization
我们研究了量子点中电子自旋的重复（非连续）测量，发现这种测量技术可能导致不同的方法$ or mechanism to realize nuclear spin polarization. While it may be used in any case, the method is aimed at the further polarization, providing that nuclear spins have been polarized by the existent electrical or optical methods. The feasibility of the method is analyzed. The existing techniques in electron spin measurements are applicable to this scheme. The repeated measurements \emph{deform} the structures of the nuclear wave function and can also serve as $ \emph{gates} $来操纵核自旋。
2010-08-11 quant-ph
Suppression of Pulsed Dynamic Nuclear Polarization by Many-Body Spin Dynamics
本研究揭示多原子核自旋相干高阶动力学与暗态共同抑制脉冲动态核极化效率的机制，提出解纠缠操作可部分缓解该效应，为核自旋集体调控及相关方案设计提供参考。
2023-08-18 quant-ph
Inhomogeneous dynamic nuclear polarization and suppression of electron-polarization decay in a quantum dot
我们通过频繁地向量子点注入极化电子自旋来研究动态核极化过程。由于频繁注入的电子自旋抑制了直接偶极和间接电子介导的核自旋相互作用，独立自旋近似下的解析预测与量子数值模拟符合得很好。我们的结果表明，所获得的核极化是高度不均匀的，成正比于当地的电子-核超精细相互作用常数的平方，如果注入频率高。利用非均匀极化核自旋作为初始态，我们进一步证明了即使在相对较低的核极化（<20%）下，电子极化衰减时间也可以延长100倍，而不会对Overhauser场的涨落产生太大的抑制。我们的研究结果奠定了基础，为未来的研究更复杂的自旋系统，如双量子点和氮空位中心的金刚石中的DNP的效果。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust and digital hyper-polarization protocol of nuclear spins via magic sequential sequence
针对室温下核自旋极化度低的问题，本研究提出基于魔幻序列的序贯核自旋超极化方案，在有限半π脉冲下鲁棒性优于PulsePol方法，适配大旋磁比核自旋与高场高效读出技术，且可推广至其他固态量子系统。
2025-05-17 quant-ph
Optically induced nuclear spin polarization in a single GaAs/AlGaAs quantum well probed by a resistance detection method in the fractional quantum Hall regime
在量子霍尔系统中研究了GaAs/AlGaAs单量子阱中光泵核自旋极化。我们应用电阻检测通过接触超精细相互作用，它提供了高灵敏度和选择性，探测少量的极化核自旋在一个单一的井。清晰地观察到了光学核自旋极化的性质。我们从理论上讨论了掺杂电子的核自旋动力学，并对实验数据进行了分析。光学核极化谱表现出电子自旋分辨的最低朗道能级带间跃迁。我们发现，声子发射过程，这通常有助于光抽运过程，影响光学核自旋极化。我们还讨论了电子-电子相互作用在光学核自旋极化中的重要作用。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement-induced nuclear spin polarization
我们提出了一个核自旋极化协议的一般演化和测量框架。该协议工作在一个自旋星配置，其中的中心自旋耦合到周围的浴（核）自旋通过触发器相互作用的相等强度，并受到一系列的投影测量其基态。然后通过测量熵约化实现非确定性核自旋极化。在近共振条件下，解析地得到了最佳测量间隔$τ_{\rm opt}$，它与最后一轮测量的核自旋极化度、核自旋个数以及中心自旋与核自旋之间的耦合强度有关.利用小于$20$不等时间间隔测量的优化序列，可以使热态下数百甚至数千个随机排列的核自旋几乎完全极化。与传统的方法相比，我们的协议是不敏感的磁场强度，它是强大的对额外的反旋转相互作用在近共振的情况下。
2022-12-06 quant-ph
Electronic transport through nuclear-spin-polarization-induced quantum wire
对一种新型低维结构--核自旋极化诱导量子线（NSPI QW）中的电子输运进行了理论研究。在所提出的系统中，局部核自旋极化产生有效的超精细场，该超精细场将自旋与超精细场相反的电子限制在最大核自旋极化的区域。计算了核自旋弛豫和扩散对电子能谱和量子线电导的影响，讨论了实验可行性。
2003-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
One-directional polarization transport in electron/nuclear spin chains with loss and gain
理解电子和核自旋的联合动力学是固态磁共振核心概念的核心-例如自旋晶格弛豫和动态核极化-但仍然缺乏利用竞争极化损失和增益通道的一般化。在这里，我们从理论上研究的非厄米动力学的混合电子/核自旋系统的电子自旋泵和自旋晶格弛豫的同时存在。专注于周期性的，一维链，我们发现，通过调整电子自旋泵到一个临界水平，它是可能的，以引导核极化的流动，以创建站点依赖的分布，其中阵列的任何一端以相反的方式极化，而不管初始状态。相比之下，我们表明，环形图案-其中的极限核极化是均匀的-表现出非衰减，外部驱动的核自旋电流。有趣的是，循环磁场调制可以使这些过程在很大程度上对链中的缺陷具有鲁棒性，这种响应具有一些有趣的相似性-和差异-与最近在其他非厄米特物理平台中的发现。
2021-06-08 quant-ph
Dynamic $^{14}\rm N$ nuclear spin polarization in nitrogen-vacancy centers in diamond
在0 ~ 1100 G的磁场范围内，研究了金刚石中负电荷氮空位（NV）中心的动态核自旋极化，包括激发态能级反交叉和基态能级反交叉磁场区.特别注意到研究较少的基态水平的反交叉区。从光学检测的磁共振信号的测量推断核自旋极化。这些测量结果表明，在从大约400 G开始到基本上超过1024 G处的基态水平反交叉的磁场值的非常宽的磁场范围内，可以实现氮的非常大（高达$96 \pm 2\%$）的核自旋极化。我们测量了磁场偏离NV轴的角度对核自旋极化效率的影响，发现在基态能级反交叉附近，核自旋极化对这个角度比在激发态能级反交叉附近更敏感。事实上，一个小到十分之一弧度的角度就可以几乎完全破坏氮原子核的自旋极化。此外，我们还从理论上研究了应变和光激发功率对核自旋极化的影响。
2020-09-22 quant-ph
Experimental demonstration of stimulated polarization wave in a chain of nuclear spins
一个受激波的极化，实现了一个简单的量子放大机制，实验证明在一个链的四个J耦合核自旋，辐射的弱射频横向场。“量子多米诺骨牌”动力学，由第一个自旋的翻转触发的翻转自旋波，已经在完全$^{13}$ C标记的丁酸钠中观察到。
2007-01-10 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
Enhancing polarization transfer from nitrogen-vacancy centers in diamond to external nuclear spins via dangling bond mediators
本文提出利用金刚石表面悬挂键等局域电子自旋作为介体，结合PulsePol微波序列，实现NV中心到外部核自旋的高效鲁棒极化转移，以提升核磁共振灵敏度。
2024-01-30 quant-ph
Efficient Dynamic Nuclear Polarization at High Magnetic Fields
通过应用一种新的动态核极化技术，包括电子和核跃迁的同时激发，我们已经提高了1000倍的15 N @ C 60中的氮原子核的核极化在一个固定的温度为3 K和磁场为8.6 T，超过两倍的最大增强报告日期。这种方法将允许在利用N@C60分子作为量子信息处理设备的组件的方案中初始化核量子位。
2006-11-28 physics.chem-ph quant-ph
Local probing of nuclear bath polarization with a single electronic spin
我们用实验证明了极化核自旋改变了邻近电子自旋的动力学行为。具体地，异相分量出现在电子自旋回波信号中。该分量与核自旋极化度成比例，并且强烈依赖于核极化方向。当电子自旋被极化的核自旋池包围时，自旋回波正交表现出仅与核自旋丰度及其集体极化相关的特征频率。我们利用这一分析，提出了一种新的测量方法的本地核自旋浴的一个单一的电子自旋。我们量化的现实的实验制度，该计划是有效的。我们的方案在量子传感方面具有潜在的应用价值，并为系统研究极化介观体系开辟了一条途径。
2015-05-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of Zeeman gradients by nuclear polarization in double quantum dots
我们利用电偶极自旋共振测量InAs纳米线量子点的动态核极化。当系统在亚稳态高电流状态和低电流状态之间转换时，共振频率发生变化，表明存在核极化。我们提出，低和高电流状态对应于不同的总塞曼能量梯度之间的两个量子点。在低电流状态下，由于$g$因子失配，动态核极化有效地补偿塞曼梯度，导致抑制的总塞曼梯度。我们提出了一个理论模型的电子-核反馈，证明了一个固定点在核极化几乎相等的塞曼分裂在两个点，并预测一个狭窄的超精细梯度分布。
2012-09-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical dynamic nuclear polarization of $^{13}$C spins in diamond at a low field with multi-tone microwave irradiation
大多数动态核极化（DNP）都需要氦低温和强磁场来实现高度极化。在这项工作中，我们，而不是证明了自然丰富的$^{13}$ C核在金刚石晶体中的光学超极化在低磁场和环境温度。它利用泵浦激光的连续照射来极化氮空位中心的电子自旋，并利用微波将诱导极化转移到$^{13}$ C核自旋。在$^{13}$ C极化谱中清晰地观察到对应于$^{14}$ N超精细分裂的三重态结构。优化了微波辐射功率和泵浦功率。通过同时照射三个微波频率匹配的三重峰，我们实现了$^{13}$ C体极化为0.113%，导致约90,000倍的热极化在17.6 mT的增强。我们认为，在低磁场下，可以普遍采用多频辐照来进一步增强$^{13}$ C极化。
2021-10-28 quant-ph
Effect of inter-system crossing rates and optical illumination on the polarization of nuclear spins nearby nitrogen-vacancy centers
为了量子精密测量和量子信息的应用，人们已经做了一些努力来研究氮空位（NV）中心附近的核环境。不同的方法显示出不同的核自旋极化效率，并依赖于与NV中心相关的电子自旋极化，这反过来又关键地取决于系统间的交叉。最近，在系统间穿越所涉及的速率已被测量，导致不同的过渡率模型。在这里，我们考虑了这些速率对几种基于水平反交叉的核极化方法的影响，以及当电子自旋处于ms = 0和ms = 1自旋状态时核布居的进动。我们证明了原子核的极化依赖于用来改变电子自旋的光激发的功率。核自旋极化的程度是不同的每一个过渡率模型。因此，这里给出的结果是相关的验证这些模型和极化核自旋。此外，我们分析了每种方法的性能，考虑核的位置相对于NV中心的对称轴。
2021-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Knight Field Enabled Nuclear Spin Polarization in Single Quantum Dots
通过对单电子或空穴带电量子点的共振圆极化光激发，我们证明了在没有外加磁场的情况下，原子核的动态自旋极化。电子自旋的光泵浦诱导了一个有效的非均匀磁场（Knight），该磁场决定了核自旋可以偏转的方向，并通过抑制由核偶极-偶极相互作用诱导的去极化来实现核自旋冷却。我们的观察表明，自旋极化的一个新的机制，其中自旋交换与电子库起着至关重要的作用。这些实验构成了对奥弗豪泽场进行量子测量的第一步。
2005-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of the excited-state transverse hyperfine coupling in NV centers via dynamic nuclear polarization
量子系统的哈密顿量的精确知识是其在许多量子信息技术中使用的关键先决条件。本文报道了一种精确表征金刚石中电子-核自旋系统激发态哈密顿量非久期部分的方法。该方法依赖于由电子自旋介导的动态核极化的研究，该研究目前被用作初始化核量子位和执行增强的核磁共振的主要工具。通过测量氮空位中心基态超精细能级布居的时间演化，首次直接估计了其电子自旋与氮核自旋之间的激发态横向超精细耦合。我们的方法也可以应用于其他电子核自旋系统，如碳化硅中的缺陷。
2017-06-19 quant-ph
Two-electron-spin ratchets as a platform for microwave-free dynamic nuclear polarization of arbitrary material targets
半导体粉末中的光泵浦色心可以潜在地在环境条件下或接近环境条件下在周围的固体或流体中诱导高水平的核自旋极化，但是源于颗粒的随机取向和未极化的顺磁性缺陷的存在的复杂性阻碍了极化流超出缺陷的主体材料。本文从理论上研究了金刚石中相互作用的氮空位（NV）中心和置换氮（P1）中心的自旋动力学，证明了当磁场扫过NV-P1能级反交叉时，外部质子的自旋能有效地进行反交叉。这个过程可以用NV-P1自旋棘轮来解释，它的旋向--以及由此产生的核极化的符号--取决于光激发脉冲的相对定时。此外，我们发现，极化转移机制是强大的NV不对准相对于外部磁场，有效的电子-电子和电子-核自旋耦合的广泛范围内，即使代理自旋功能短的相干性或自旋晶格弛豫时间。因此，这些结果铺平了道路走向的动态核极化的任意自旋目标在环境条件下接近金刚石粉末。
2019-04-18 quant-ph
Strong polarization of individual nuclear spins weakly coupled to nitrogen-vacancy color centers in diamond
实验证明了金刚石中13 C核自旋的高极化度与氮空位中心的弱相互作用。我们结合相干微波激发脉冲与光学照明，以提供受控的松弛，并实现一个极性可调，快速核极化度高于85%，在室温下远程13 C核自旋表现出超精细的相互作用强度与NV中心的顺序为600 kHz。借助于数值模拟，我们发现各向异性的超精细张量分量自然地提供了一条控制自旋混合参数的途径，从而通过外部磁场对核量子化轴的精细调谐，使高效的核极化成为可能.我们进一步讨论自旋动力学和广泛的适用性，这种方法的各种目标13 C核自旋周围的NV中心电子自旋。所提出的控制方法展示了一种有效的和通用的路线，例如，高保真自旋寄存器初始化和量子精密测量使用固体中的核自旋资源。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Voltage controlled nuclear polarization switching in a single InGaAs quantum dot
在肖特基二极管中嵌入的光泵浦单个InGaAs自组装量子点中，当对二极管施加的偏压进行调谐时，观察到两个稳定的核自旋极化之间的尖锐阈值状跃迁。突然的转变导致点中的Overhauser场的切换高达3特斯拉。偏压相关的光致发光测量揭示了电子隧穿辅助核自旋泵浦的重要性。我们还发现了共振LO声子介导的电子共隧穿的证据，该效应受外加偏压的控制，并导致核自旋泵浦率的降低。
2009-01-15 quant-ph
Controlling the nuclear polarization in quantum dots using optical pulses with a modest bandwidth
我们发现，具有适度光谱宽度的失谐光脉冲序列可以抑制InAs量子点中的核自旋。脉冲带宽足够大，以激发在这些带负电荷的点中的两个电子自旋本征态的相干叠加，但足够窄，以给出本征态之间的部分光谱选择性。电子自旋态的相干旋进和周期性激发聚焦核自旋分布，产生一组离散的旋进模式。光谱选择性通过依赖于光学自旋旋转而不是电子自旋弛豫的机制产生净核极化。
2011-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Intrinsic bidirectional dynamic nuclear polarization by optically pumped trions in quantum dots
本文已被作者更新为：arXiv：1012.0060v1 [cond-mat.mes-hall]，标题为“通过量子点中的光激发空穴实现集体核稳定“
2011-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Estimation of nuclear polarization via discrete measurement of NV center spin evolution
提出一种通过测量NV中心自旋相干性演化来估计13C核极化的方法，利用离散测量点获取信息，无需直接干预环境，具有简单且资源消耗少的优势，并在八核自旋环境中验证了其准确性。
2025-03-31 quant-ph
All-microwave spectroscopy and polarization of individual nuclear spins in a solid
本研究在毫开尔文温度下利用微波荧光检测晶体中单个核自旋，观测到实时光子跃迁验证其单自旋特性，并通过驱动禁戒跃迁实现单自旋固体效应动态核极化，该全微波方法可推广至多种样品的电子-核自旋系统。
2024-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Full leading-order nuclear polarization in highly charged ions
该研究系统计算了高电荷离子能级的领头阶核极化修正，解决了真空极化项的歧义，并强调了核三电流在自能部分中的关键作用。
2024-03-15 nucl-th physics.atom-ph quant-ph
Bulk Nuclear Polarization Enhanced at Room-Temperature by Optical Pumping
基于氮空位色心的光抽运，金刚石中13 C的体极化在室温下可以得到强烈的增强。通过在~50 mT的场下照射适当排列的单晶，促进电子激发态能级之间的反交叉，然后将样品穿梭到定制的NMR装置中并随后进行13 C检测，证实了这种效果。测量了~0.5%的核极化-相当于在室温下在~2000 T的场下通过热极化可实现的13 C极化-，并且基于线形和弛豫测量确定其体积性质。获得了正和负的增强极化，在光泵浦过程中对磁场具有一般复杂但可预测的依赖性。由于其简单性，这种13 C室温极化策略为现有的核超极化技术提供了一个有前途的新补充。
2013-06-05 physics.chem-ph quant-ph
Dynamical nuclear spin polarization in a quantum dot with an electron spin driven by electric dipole spin resonance
本文分析了电驱动单电子自旋诱导的量子点核自旋极化机制，推导了极化率并揭示了其共振特性，为在 GaAs 和 Si 量子点中实现大核极化及稳定 Overhauser 场提供了理论与方法基础。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low field nuclear polarization using Nitrogen Vacancy centers in diamonds
最近证明，即使在环境条件下，也可以使用金刚石中的氮空位（NV）色心来获得体核极化。这是基于NV电子自旋的光学偏振，并使用几种偏振转移方法。一种这样的方法是NOVEL序列，其中自旋锁定序列应用于NV自旋，微波功率等于核旋进频率。这在相对高的场下进行，以允许偏振转移和噪声去耦。因此，该方案需要精确的磁场对准以保持NV特性。这样的要求在许多实际场景中可能是不期望的或不切实际的。在这里，我们提出了一个新的序列，称为重聚焦NOVEL，它可以用于偏振传输（和检测），即使在低场。进行了数值模拟，同时考虑到自旋哈密顿和自旋退相干，我们表明，在现实的参数下，它可以优于NOVEL序列。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Recursive polarization of nuclear spins in diamond at arbitrary magnetic fields
我们介绍了一种替代的路线，动态计算的核自旋主机的氮空位（NV）中心的金刚石。我们的方法阐明了光学，微波和射频脉冲递归地转移自旋极化从NV电子自旋。使用相同的基本原理的两个互补的变体，我们证明了氮核自旋初始化接近80%，在室温下，无论是在合奏和单NV中心。与现有方案不同，我们的方法不依赖于水平反交叉，因此适用于任意磁场。这种多功能性应该证明是有用的应用范围从纳米计量灵敏度增强NMR。
2014-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical Magnetic and Nuclear Polarization in Complex Spin Systems: Semi-magnetic II-VI Quantum Dots
以有限核自旋的量子点中激子的自旋向磁性杂质中心自旋的转移为例，讨论了复杂自旋系统中的动态磁极化和核极化.激子是用电子和重空穴自旋通过与磁性杂质的交换相互作用、通过与有限数目的核自旋的超精细相互作用以及通过与光子的偶极相互作用来描述的。精确计算了激子辐射复合引起的量子跃迁之间激子、磁性杂质和核自旋的时间演化。波函数的崩溃和新的自旋极化激子的量子点的重新填充被示出导致磁性杂质的磁化以及核自旋极化的建立。阐明了电子自旋转移到磁性杂质和核自旋之间的竞争，同时产生暗激子。本文介绍的方法为研究复杂自旋系统中的光致动态磁极化和核极化提供了可能。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
Dynamics of Quantum Dot Nuclear Spin Polarization Controlled by a Single Electron
本文对单个半导体量子点中动态核自旋极化的建立和衰减的动力学进行了实验研究。我们的实验表明，原子核可以在几毫秒的时间尺度上极化，而它们的衰变动力学极大地依赖于外部参数。我们表明，一个单一的电子可以非常有效地去极化的核自旋，并讨论了两个过程，可以导致这种去极化。相反，在没有量子点电子的情况下，核自旋极化的寿命在秒的时间尺度上，最有可能受到核偶极-偶极相互作用的非长期项的限制。通过施加超过1 mT的外部磁场，我们可以进一步将这种去极化率抑制1-2个数量级。
2007-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Robust Nuclear Spin Polarization via Ground-State Level Anti-Crossing of Boron Vacancy Defects in Hexagonal Boron Nitride
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Tianjin University（天津大学）；Ulm University（乌尔姆大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Xi'an Jiaotong University（西安交通大学）
本研究提出利用基态能级反交叉（GSLAC）技术在六方氮化硼的硼空位缺陷中实现核自旋极化，该方法所需激光功率显著低于激发态方法，并实现了核自旋的直接光学读出，为精确操控核自 spin提供了可行方案。
2024-06-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear Spin Dynamics in Double Quantum Dots: Multi-Stability, Dynamical Polarization, Criticality and Entanglement
本文从理论上研究了在Pauli阻塞机制下，电定义双量子点中由电子输运和超精细相互作用驱动的核自旋动力学。我们推导出一个基于主方程的框架，并表明耦合的电子-核系统显示出对两个量子点中的大的核自旋极化梯度的积累的不稳定性。在这种非均匀磁场的存在下，集体超精细耦合中的量子干涉效应导致在演化的稳态中两个量子点之间的相当大的核自旋纠缠。我们调查这种效果，使用分析和数值技术，并证明其鲁棒性下的各种类型的缺陷。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-optical hyperpolarization of electron and nuclear spins in diamond
核自旋的低热极化是限制核磁共振灵敏度的主要因素。在这里，我们证明了光泵（无微波）核自旋极化的$^{13}\mathrm{C}$和$^{15}\mathrm{N}$在$^{15}\mathrm{N}$掺杂金刚石。在顺磁体系$\mathrm{N_s}^{0}$中观察到$^{15}\mathrm{N}$的极化增强达到热平衡以上的$-2000$。核自旋极化扩散到散装$^{13}\mathrm{C}$与NMR增强的$-200$在室温下和$-500$在$\mathrm{240~K}$，使路由微波无高灵敏度NMR研究的生物样品在环境条件下。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-Temperature in situ Nuclear Spin Hyperpolarization from Optically-Pumped Nitrogen Vacancy Centers in Diamond
我们报告了通过高场核磁共振（NMR）观察到的13 C核自旋的体，室温超极化。超极化是通过光泵浦金刚石中的氮空位缺陷中心并伴随动态核极化来实现的。该技术利用室温下NV中心的大的光致自旋极化，其比热平衡极化大许多数量级，并且通常仅在亚开尔文温度下可实现。自旋极化到13 C核自旋的转移是通过OP和微波辐射的组合来完成的。OP/DNP在420 mT下进行，其中NMR的感应检测是可行的，与通常在100 mT和50 mT下利用的水平反交叉机制相反。在这里，我们报告了6%的体核自旋极化。这种极化是在原位产生的，并检测到一个标准的，感应NMR探针，而不需要样品穿梭或精确的晶体取向。通过OP/DNP的超极化应该在任意磁场下操作，使得能够在环境条件下对固体和液体的NMR进行数量级的灵敏度增强。
2015-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
An exactly solvable model for Dynamic Nuclear polarization
我们介绍了一个可解模型的驱动费米子，阐明了本地化过渡的作用，在驱动无序磁体，在动态核极化的背景下使用。而不是自旋，我们研究了一组非相互作用的费米子，耦合到核自旋本地，并倾向于hyperembranch他们。诱导超极化是费米子的驱动稳态的指纹，其在增加无序时经历安德森局域化（AL）转变。我们的中心结果是，最大超极化水平总是被发现接近本地化过渡。在小核矩的限制下，最大值被钉扎到过渡中，并且超极化在近局域化驱动系统的临界状态中通过多重分形相关强烈增强，其幅度反映了多重分形标度。
2018-07-23 cond-mat.str-el quant-ph
Electron-to-nuclear spectral mapping via "Galton board" dynamic nuclear polarization
本文提出通过动态核极化将电子自旋谱间接映射到核自旋，实验上用金刚石13C核读出氮空位中心ESR谱，并用类高尔顿板理论模型解释其机制，展示了在水下磁测量等场景的应用优势。
2021-10-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
