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
Single photon emission from silicon-vacancy centres in CVD-nano-diamonds on iridium
我们介绍了一种通过微波等离子体辅助CVD生长在铱上制备高质量、空间隔离的纳米金刚石的方法。我们进行光谱的单硅空位（SiV）的纳米金刚石生长过程中产生的中心。该色心在室温下具有非常窄的零声子谱线，其波长可达0.7 nm。饱和时的单光子计数率高达4.8 Mcps，使这些SiV中心成为迄今为止最亮的基于金刚石的单光子源。我们首次测量了单个SiV中心的精细结构，从而证实了所研究的色心的原子组成。
2010-11-26 cond-mat.mtrl-sci 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
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
Optimizing the formation of depth-confined nitrogen vacancy center spin ensembles in diamond for quantum sensing
金刚石中的氮空位（NV）中心的自旋系综正在成为强大的基于自旋的传感器，用于具有高空间和时间分辨率的磁场、电场和热场成像。在这里，我们的特点形成的深度限制NV中心合奏，激活的等离子体增强化学气相沉积与氮共掺杂生长的金刚石层中的电子辐照。要做到这一点，我们利用高磁灵敏度的合奏NV中心探测他们的自旋环境作为生长和辐照参数的函数。我们设计了一个NV系综，其磁灵敏度在静态NV-NV偶极相互作用极限的两倍之内，从而展示了一个强大的量子传感平台。
2019-01-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A near-quantum-limited diamond maser amplifier operating at millikelvin temperatures
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience（QuTech与卡弗里纳米科学研究所）；Liquid Instruments（液体仪器公司）；Brown University（布朗大学）
本文展示了首个利用金刚石P1中心在毫开尔文温度下工作的非超导近量子极限微波激射器放大器，通过四自旋交叉弛豫实现粒子数反转，获得超过30 dB增益和低噪声，为量子技术提供非超导替代方案。
2026-09-15 quant-ph
Single nitrogen vacancy centers in chemical vapor deposited diamond nanocrystals
通过化学气相沉积（CVD）生长了含有单一色心的纳米金刚石晶体。使用组合的原子力和扫描共聚焦荧光显微镜，从单个微晶的荧光与微晶尺寸直接相关。在所采用的条件下，单光学活性氮空位（NV）中心掺入的最佳尺寸为60至70 nm。研究结果突出了NV掺入对晶体尺寸的强烈依赖性，特别是对于尺寸小于50 nm的晶体。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
The Group-IV-Vacancy Color Center in Diamond
该研究回顾并完善了金刚石中第IV族空位（XV）色心的理论模型，涵盖内禀与外场多类相互作用，基于模型预测性质、解释实验并提出后续方向，为XV体系调控及量子信息处理应用奠基。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
AC sensing using nitrogen vacancy centers in a diamond anvil cell up to 6 GPa
金刚石中的氮空位色心作为静态和动态磁场、电场、应变和热场的量子传感器引起了广泛的关注，特别是在金刚石压砧单元中的压力下的量子传感方面具有吸引力。基于光学的核磁共振在大于几个GPa的压力下是可能的，并且提供了对传统的基于法拉第感应的检测的有吸引力的替代方案。在这里，我们提出了交流传感的结果，并证明同步读出高达6 GPa，但发现，由于样品空间内的微波场和压力的不均匀性的灵敏度降低。这些实验使在高压下的纳升样品体积的全光学高分辨率磁共振的可能性。
2021-10-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of the dynamic Jahn-Teller effect in the excited states of nitrogen-vacancy centers in diamond
从5 K到室温测量了单氮空位心的光跃迁线宽和发射偏振。结果表明，在100 K温度范围内，互激发态布居弛豫使零声子谱线展宽，并且弛豫和谱线宽度都随温度的变化而变化。这种依赖性表明，动态Jahn-Teller效应是占主导地位的失相机制的NV光学跃迁在低温下。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Robust luminescence of the silicon-vacancy center in diamond at high temperatures
对离子注入金刚石单晶中硅空位色心的高温发光进行了研究。我们观察到降低的集成荧光温度升高时，归因于一个过渡通道的活化能为180毫电子伏，填充搁置状态。尽管如此，相对于室温，在500 K和700 K下，信号分别仅下降50%和75%。此外，色心在超过800 K的温度下具有高度的光稳定性。因此，即使在高温度下，这种色心的发光也非常稳健，并且它有望用于新型金刚石基发光器件。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Giant nonlinear optical effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals
利用40 fs飞秒激光脉冲研究了金刚石单晶中氮空位中心对非线性光学效应的影响。近红外飞秒脉冲使我们能够研究纯粹的非线性光学效应，如光学克尔效应（OKE）和双光子吸收（TPA），与独特的光学跃迁的电子结构与NV中心。结果表明，在2.0 $\times$ 10 $^{11}$和1.0 $\times$ 10 $^{12}$ N $^{+}$ /cm $^{2}$的剂量水平下，NV中心的引入增强了两种非线性光学效应.特别是，我们的数据表明，OKE信号强烈增强的重注入IIa型金刚石。我们认为OKE的强烈增强可能源于级联OKE，其中高密度NV中心有效地打破了金刚石表面区域附近的反转对称性。
2019-10-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Chemical control of the charge state of nitrogen-vacancy centers in diamond
我们研究了表面终止对氮空位中心电荷状态的影响，这些氮空位中心已被离子注入金刚石表面以下几纳米。我们发现，当将表面末端从氧改变为氢时，之前稳定的NV-中心转化为NV 0，随后转化为未知的非荧光状态。发现这种效应强烈地依赖于注入剂量。电子能带结构的模拟证实了NV-在氢终止表面附近的消失。诱导p型表面导电层的能带弯曲导致靠近表面的氮空位中的电子耗尽。因此，氢表面终止为控制金刚石中氮空位中心的电荷状态提供了一种化学途径。此外，它为使用外部栅电极对电荷状态进行静电控制开辟了道路。
2010-12-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
An integrated ultrahigh vacuum cluster tool for diamond surface science and single nitrogen-vacancy center measurements
Princeton University（普林斯顿大学）；IBM T.J. Watson Research Center（IBM托马斯·J·沃森研究中心）
本文介绍一种定制设计的超高真空簇工具，可在同一平台内原位进行金刚石表面制备、表征和单NV中心动力学测量，用于研究表面化学与NV自旋/电荷性质之间的直接关联。
2026-06-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum optics with nitrogen-vacancy centers in diamond
本文综述了金刚石中氮空位的电子能级结构和研究其低温光学性质的常用实验技术。然后，我们总结了几个最近的实验和进展，利用氮空位中心的量子光学。
2015-04-22 quant-ph
Sulfur in diamond and its effect on the creation of nitrogen-vacancy defect from \textit{ab initio} simulations
本文通过杂化密度泛函理论计算金刚石中硫缺陷的形成能与电荷转变能级，揭示了替位硫与硫-空位复合体的竞争对NV中心产生效率的限制机制，并发现两者捕获间隙氢可促进化学气相沉积金刚石中NV中心的形成。
2025-03-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coupling of nitrogen-vacancy centers in diamond to a GaP waveguide
研究了GaP波导中的导模与金刚石中的氮空位（NV）中心的光耦合。测量了电场对金刚石的穿透和导模的损耗。结果表明，该体系可用于在金刚石中实现量子信息处理的耦合微腔-NV器件。
2008-11-03 quant-ph
Single crystal diamond membranes containing germanium vacancy color centers
单晶金刚石膜的主机光学活性发射极是高度有吸引力的组件集成量子纳米光子学。在这项工作中，我们展示了自下而上的合成单晶金刚石膜含有锗空位（GeV）的色心。我们采用剥离技术来生成膜，并在氧化锗的存在下进行化学气相沉积，以实现原位掺杂。最后，我们表明，这些膜是适合工程的光子谐振器，如微腔的品质因数为1500。工程单晶金刚石膜含有新兴的色心的鲁棒性和可扩展的方法是一个有前途的途径，实现金刚石集成量子纳米光子电路的芯片上。
2018-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Indistinguishable photons from separated silicon-vacancy centers in diamond
我们证明了金刚石中的硅空位（SiV）中心可以有效地产生具有优异光谱特性的相干光子。我们证明了这些特性是由于SiV中心的反转对称性，并在HOM干涉实验中演示了从不同的发射体产生不可分辨的单光子，讨论了利用SiV中心实现高效量子网络节点的前景.
2014-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Silicon-vacancy color centers in phosphorus-doped diamond
掺杂磷（n型）金刚石中色心的受控产生可以促进量子光子器件的电子集成，例如在电注入时操作的单光子源。硅空位（SiV）色心是很有前途的候选者，但迄今为止，在磷掺杂金刚石单光子发射的条件还没有调查。在这项研究中，我们创建SiV色心在金刚石样品中具有不同的磷浓度，并显示由于掺杂，氮杂质和离子注入诱导的缺陷的荧光背景可以显着抑制。在低注量硅离子注入下，在掺磷金刚石中获得了单光子发射体。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Longitudinal spin-relaxation in nitrogen-vacancy centers in electron irradiated diamond
本文系统地测量了合成金刚石中氮空位色心（NV $^-$）基态自旋极化的纵向弛豫率（$1/T_1$）随NV $^-$浓度和磁场$B$的变化。NV $^-$中心通过用来自透射电子显微镜的200 keV电子沿[100]轴以不同剂量照射1b型单晶金刚石来产生，以获得不同NV $^-$中心浓度的斑点。测量每个点的（$1/T_1$）值作为$B$的函数。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hidden Silicon-Vacancy Centers in Diamond
利用共线光学多维相干光谱技术对金刚石中的高密度负电荷硅空位（SiV $^-$）中心样品进行了表征。通过比较互补信号检测方案的结果，我们确定了一个隐藏的人口的\ce{SiV^-}中心，通常不观察到的光致发光，并表现出显着的光谱不均匀性和延长的电子$T_2$时间。这种现象可能是由应变引起的，表明了一种控制基于色心的量子器件中的电相干性的潜在机制。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Isotopically varying spectral features of silicon vacancy in diamond
金刚石中的硅空位中心（SiV）具有有趣的振动特征。我们证明，零声子线的位置可以用来可靠地识别硅同位素存在于一个单一的中心。这对于量子信息应用是有意义的，因为只有硅29同位素具有核自旋。此外，我们证明，64毫电子伏线是由于本地振动模式的硅原子。一个本地模式的存在表明一个合理的起源的零声子线的同位素位移。
2014-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Vertical distribution of nitrogen-vacancy centers in diamond formed by ion implantation and annealing
进行蚀刻实验，其揭示通过离子注入和退火在靠近表面处产生的金刚石中的光学活性氮空位（NV）中心的垂直分布。的NV分布强烈地依赖于原生氮浓度，和中性和带负电荷的NV峰的光谱测量提供证据，在较低的氮材料中的电子耗尽效应。这些结果对于潜在的量子信息和磁力计设备是重要的，其中NV中心必须被创建在非常接近于用于耦合到光学结构的表面处。
2009-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
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
Nanoscale Sensing Using Point Defects in Single-Crystal Diamond: Recent Progress on Nitrogen Vacancy Center-Based Sensors
固体中的单个发光点缺陷，即所谓的色心，是原子大小的量子系统，能够以纳米级的空间分辨率进行传感和成像。在这篇综述中，我们介绍了纳米级传感的基础上个别氮空位（NV）中心的钻石。我们讨论了该领域的两个主要挑战：第一，在单晶金刚石表面以下小于10 nm的高度相干的浅NV中心的创建。第二，尖端状光子纳米结构的制造，使有效的荧光收集，并可用于扫描探针成像的基础上的色心与纳米级的分辨率。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
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
Photoelectrical detection of electron spin resonance of nitrogen-vacancy centres in diamond
金刚石中氮空位（NV）中心电子自旋的控制和读出协议为量子计算、计量和传感提供了先进的平台。这些方案基于从NV中心发射的光子的光学读出，该过程受到光子收集的产率的限制。在这里，我们报告了一种新的原则，通过直接监测自旋保持电子跃迁，通过测量NV中心相关的光电流检测NV中心的磁共振金刚石。所展示的直接检测技术为金刚石NV传感器和金刚石芯片上的金刚石量子器件的读出提供了灵敏的方式。磁共振光电流检测（PDMR）方案是基于通过NV-中心的双光子电离促进到金刚石的导带的载流子的检测。磁共振（ODMR）和PDMR的光学检测进行了比较，通过同时进行这两种测量。在共振微波频率下测得的光电流中检测到的最小值归因于NV-基态的自旋相关的占据概率，源自自旋选择性非辐射跃迁。
2015-02-26 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
Multiple-photon excitation of nitrogen vacancy center in diamond
首次在金刚石中观察到氮空位中心共振能量以下的多光子光致发光激发。积分荧光强度作为激发功率的函数的二次和三次依赖性分别指示NV-电荷状态的双光子激发途径和中性NV 0电荷状态涉及的三光子过程。通过比较多光子总能量与单光子总能量，发现PLE谱符合单光子激发的吸收谱。我们还观察到，不同电荷态的光致发光效率，以及衰减时间常数，是依赖于激发波长和功率。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics 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
Optical properties of the nitrogen-vacancy singlet levels in diamond
我们报道了1b型金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心1042 nm跃迁的光学性质的测量结果。结果表明，该跃迁的上能级与{^3}E激发态的m_s=+/-1子能级耦合，寿命短于~ 1 ns。低能级的寿命随温度的变化在4.4K时为462（10）ns，在295 K时为219（3）ns。1042 nm吸收的光偏振依赖性证实了跃迁是在A_1和E特征轨道之间。这些结果对NV能级结构和光抽运机制有了新的认识。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph 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
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
A superconducting cavity bus for single Nitrogen Vacancy defect centres in diamond
电路QED已经证明了超导共面谐振器中捕获的单个微波光子与附近的超导量子比特之间的非常强的耦合。在这项工作中，我们将展示如何通过设计一种新型的互连，可以通过磁相互作用将超导谐振器与少量（也许是单个）电子自旋强连接起来。通过将电子自旋选择在金刚石中的氮空位中心内，可以使用微波和射频照射来执行该电子自旋的光学读出、极化和控制。更重要的是，通过利用氮空位中心与附近的13 C核，使用这种互连，人们有可能建立一个量子设备，其中核自旋量子位通过氮空位电子自旋通过超导总线相互作用连接在厘米距离上。
2009-12-18 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
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
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
Identical Photons from Multiple Tin-Vacancy Centers in Diamond
我们报道了金刚石中锡空位（SnV）中心的零声子线的窄的非均匀分布和多个分离的SnV中心的光谱的重叠。在低温下的光致发光激发光谱测量表明，SnV中心表现出稳定的荧光和线宽接近傅立叶变换限制的线宽。不均匀分布低至~4 GHz，这使得能够观察到Sn同位素依赖的共振频率。由于窄的不均匀分布，我们观察到多个SnV中心显示出几乎相同波长和线宽的相同光子。即使在不同的金刚石样品中也观察到相同的SnV中心，证实了高质量SnV中心的可靠制造。
2022-08-12 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
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
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
The charge cycle of group IV vacancy centers in diamond: From DFT to rate equations
本研究针对金刚石中第IV族空位中心的电荷循环问题，模拟了其从$-2$到$0$电荷态的过程，通过计算单步和双步电离过程的起始能量，并利用Fermi's golden rule推导出速率方程。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.comp-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
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
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
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
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
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
Cavity-enhanced room-temperature magnetometry using absorption by nitrogen-vacancy centers in diamond
我们提出了一种基于金刚石中氮空位中心的腔增强型室温磁场传感器。使用与1042 nm自旋单态跃迁共振的光的吸收来检测磁共振。将金刚石放置在外部光学腔中以增强吸收，即使在室温下也观察到显著的吸收。我们证明了磁场灵敏度为2.5 nT/sqrt（Hz），并且对于几mW的红外线，设计了70 pT/sqrt（Hz）的光子散粒噪声限制灵敏度，并且对于90 um x 90 um 200 um的感测体积，设计了250 fT/sqrt（Hz）的量子投影噪声限制灵敏度。
2014-01-10 quant-ph
