Deterministically entangling distant nitrogen-vacancy centers by a nanomechanical cantilever
我们提出了一个实用的方案，通过全局寻址确定性纠缠带负电荷的氮空位（N-V）中心在遥远的钻石使用纳米机械悬臂与磁性尖端强烈耦合到N-V电子自旋。以对称Dicke态为例，讨论了该方案在实验上的可行性和挑战性。
2009-08-27 quant-ph
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Magnetic ordering of nitrogen-vacancy centers in diamond via resonator-mediated coupling
金刚石中的氮空位中心是量子信息处理的一个有前途的候选者，也可能是模拟多体物理的理想平台。然而，很难实现氮空位中心之间的相互作用强到足以在实际温度下形成宏观有序相。在这里，我们提出了一个方案，实现远程铁磁伊辛相互作用之间的遥远的氮空位中心，通过使用机械谐振器作为介质。由于长程伊辛模型中的临界温度与自旋数成比例，因此对于具有$\sim10^4$氮空位中心的样品，在数十毫开尔文的温度下可以形成铁磁有序。该方法为利用量子比特系统研究多体物理提供了一个新的平台。
2015-03-26 cond-mat.mes-hall 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
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
Investigation of oxygen-vacancy complexes in diamond by means of \textit{ab initio} calculations
本文通过第一性原理密度泛函理论计算系统研究了金刚石中的氧-空位复合物，发现其高自旋基态排除了作为ST1色心起源的可能性，并表征了一种高自旋亚稳态复合物的磁光性质以供未来实验识别。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci 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
Light narrowing of magnetic resonances in ensembles of nitrogen-vacancy centers in diamond
我们研究了金刚石中氮空位中心的光学检测磁共振信号。在不同的光功率和微波功率下测量信号，并提取磁共振信号的对比度和线宽。对于一个广泛的实验设置的微波和光功率，线宽随光功率的增加而减小，并观察到超过两个“光窄化”的一个因素。此外，我们确定，在金刚石中的氮空位中心和取代氮原子之间的自旋-自旋相互作用导致的线形和线宽的变化的光学检测的磁共振信号。最后讨论了窄光效应对优化磁场测量灵敏度的重要性。
2012-10-20 physics.atom-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 signal processing for time-resolved fluorescence detection of nitrogen-vacancy spins in diamond
氮空位中心电子自旋的室温荧光检测通常具有低信噪比，需要长时间的实验来揭示平均信号。在这里，我们提出了一个简单的方法来分析时间分辨荧光数据，允许通过信号处理单独的测量精度的提高。将我们的技术应用到实验数据中，发现信噪比的改善相当于光子收集效率提高了14%。我们进一步探讨了信噪比对激发功率的依赖关系，并使用速率方程模型分析了我们的结果。我们的研究结果提供了一个优化荧光自旋检测，这对提高精度的氮空位为基础的传感器有直接的影响。
2015-11-13 cond-mat.other quant-ph
Depletion of nitrogen-vacancy color centers in diamond via hydrogen passivation
我们发现，由于金刚石暴露于700°C至1000°C的氢等离子体，单晶金刚石中氮空位（NV）色心的发射显著减少。在约10分钟后，在暴露表面下方观察到显著的荧光减少至至少80mm深度，并且在1100°C下真空退火后7小时后没有恢复。我们归因于荧光减少NVH中心的形成等离子体诱导的氢扩散。这些结果对量子应用中氮空位中心的形成具有重要意义，并为我们理解氮空位向NVH的转化提供了信息，同时也为氢通过本征高纯金刚石材料的长程扩散提供了第一个实验证据。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci 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
Quantum theory of nuclear spin dynamics in diamond nitrogen-vacancy center
我们发展了一个量子理论，研究了由于超精细相互作用而引起的核自旋动力学的退相、弛豫、压缩和窄化。我们的理论的一阶结果再现和推广了核自旋压缩的非线性哈密顿量[M。S. Rupert，Phys. Rev. Lett. 107，206806（2011）]。我们的理论的二级结果很好地解释了金刚石氮空位中心$^{13}$ C核自旋池变窄的实验现象[E. Togan，Nature 478，497（2011）
2014-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
