Multimode Jahn-Teller Effect in Negatively Charged Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
Hainan University（海南大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Xiamen University（厦门大学）；TU Delft（代尔夫特理工大学）
本研究通过从头原理方法揭示了金刚石中负电荷NV中心的多模式詹-特勒效应，解析了振动模式对JT动态的贡献，并提供了关于退相干和固态量子技术相关动态的新见解。
2026-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Coherence of a charge stabilised tin-vacancy spin in diamond
利用固态自旋量子位的量子信息处理（QIP）强烈地依赖于量子位的期望电荷状态的有效初始化。虽然金刚石中带负电荷的锡空位（$\text{SnV}^{-}$）中心由于在液氦温度下的长自旋相干时间和寿命有限的光学跃迁而成为用于实现QIP协议的极好平台，但其有用性受到共振激发下荧光终止的严重限制[1，2，3]。在这里，我们揭示了潜在的第IV族-空位（G4 V）中心的电荷循环，并利用它来展示所需的负电荷状态的单个SnV中心的高效初始化，同时保持长期稳定的光学共振。此外，我们还利用相干布居俘获全光探测了基态自旋的相干性，发现自旋退相时间为5 $μ$ s。此外，我们证明了原理证明Single Shot自旋状态读出，而不需要与缺陷的对称轴对齐的磁场。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-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
Spectral emission dependence of tin-vacancy centers in diamond from thermal processing and chemical functionalization
我们报告了一个系统的光致发光（PL）的光谱发射特性的研究在离子注入和退火后，在金刚石中制造的个别光学缺陷。在620 nm、631 nm和647 nm处的三条谱线被识别并归因于SnV中心，这是由于它们出现在非常相同的单光子发射缺陷的PL光谱中。我们表明，这三个光谱特征的相对发生率可以通过氧化热退火后的样品表面进行修改。最后，我们报告了每一类单个发射体的相关发射性质，包括激发态发射寿命和发射强度饱和参数。
2021-06-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum control of the tin-vacancy spin qubit in diamond
金刚石中的IV族色心是量子网络器件中一种很有前途的光-物质界面。带负电荷的锡空位中心（SnV）是特别有趣的，因为它的大自旋轨道耦合提供了强大的保护，防止声子退相和强大的周期性的光学跃迁自旋光子纠缠方案。在这里，我们展示了通过基态和激发态之间的全光受激拉曼驱动对SnV自旋量子比特的多轴相干控制。我们使用相干布居捕获和光驱动电子自旋共振来确认在1.7 K下对量子比特的相干访问，并获得$Ω/2π$ =3.6（1）MHz的自旋拉比振荡。全光Ramsey干涉法揭示了自旋退相时间为$T_2^*$ =1.3（3）$μ$ s，双脉冲动力学解耦已经将自旋相干时间扩展到$T_2$ =0.33（14）ms。结合变换限制光子和集成到光子纳米结构中，我们的结果使SnV成为量子网络的有竞争力的自旋光子构建块。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear Quantum Photonics with a Tin-Vacancy Center Coupled to a One-Dimensional Diamond Waveguide
本研究将锡空位中心集成到金刚石波导中，探究单光子水平下的光与物质相互作用，观测到25%的单发射体消光比，实现了可调谐单光子干涉及聚束/反聚束光子统计的可控转变，为非线性量子光子学研究提供了新平台。
2023-11-21 quant-ph
A multiconfigurational study of the negatively charged nitrogen-vacancy center in diamond
宽禁带半导体中的深缺陷已经成为实现量子传感和信息应用的主要量子比特候选者。由于缺陷态的空间局域化，这些深缺陷可以被认为是固态基质中的人工原子/分子。在这里，我们表明，与单粒子治疗，多构型量子化学方法，传统上保留原子/分子，准确地描述了这些缺陷中心的电子态的多体特征，并正确地预测单粒子治疗未能获得的属性。我们选择金刚石中带负电荷的氮空位（NV $^-$）中心作为原型缺陷来研究这些技术，因为它在量子信息应用中的重要性，并且因为它的性质是众所周知的，这使得它成为理想的基准系统。通过在量子化学计算中适当考虑电子相关性并包括自旋-轨道耦合和偶极自旋-自旋耦合，对于金刚石簇中的NV $^-$中心，我们能够：（i）显示地面的正确分割（第一激发）三重态为两个能级（四个能级），（ii）计算了基态和激发三重态的零场分裂值，与实验符合良好，（iii）计算基态和激发态自旋三重态和自旋单重态之间的能量差以及它们的有序性，这些结果与最近的实验数据也吻合得很好.我们开发的数值计算程序是通用的，它可以筛选其他色心的性质是不为人知的，但有前途的应用。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optical charge state manipulation of lead-vacancy centers in diamond
本文针对金刚石中铅空位中心（PbV）的电荷态控制问题，通过多色激光辐照实现负电荷态布居数0-89%的可调操控，提出中性与负电荷态间的电荷循环，为负电荷态PbV自旋控制及中性PbV研究提供基础。
2025-08-26 quant-ph
A Quantum Photonic Interface for Tin-Vacancy Centers in Diamond
量子网络的实现关键取决于建立有效的、相干的光-物质界面。金刚石中的光学活性自旋已经成为基于其自旋选择性光学跃迁、长寿命自旋基态以及与纳米光子学集成的潜力的有前途的量子节点。金刚石中的锡空位（SnV $^{\,\textrm{-}}$）中心特别令人感兴趣，因为它们在纳米结构中表现出窄线宽发射，并且在高于1 K的温度下具有长的自旋相干时间。然而，SnV $^{\,\textrm{-}}$中心的纳米光子接口尚未实现。在这里，我们报告腔增强发射的SnV $^{\,\textrm{-}}$中心的金刚石。我们将SnV $^{\,\textrm{-}}$中心集成到一维光子晶体谐振器中，并观察到发射强度增加了40倍。耦合系统的Purcell因子为25，导致大部分光子（$90\%$）进入腔模。我们的研究结果铺平了道路的基础上SnV $^{\,\textrm{-}}$中心的金刚石有效的，可扩展的自旋光子接口的创建。
2021-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent Coupling of a Diamond Tin-Vacancy Center to a Tunable Open Microcavity
提出基于金刚石薄膜中单个锡空位中心与可调谐开放式微腔耦合的量子光子接口，利用微腔可调谐性实现选择性寻址和Purcell增强，并观察到强烈的量子非线性行为和光子统计特性改变，为固态量子网络提供了通用可调平台。
2024-10-16 quant-ph
Bright Single-Photon Emission from Individual Tin-Vacancy Centers in Multi-Cone Diamond Waveguides
本文提出一种具有锥形侧壁和多锥体结构的金刚石纳米柱平台，实现了单个锡空位中心的高效光子提取，获得了高饱和计数率的明亮单光子发射，为量子源和传感器提供了有力候选方案。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Transform-limited photons from a coherent tin-vacancy spin in diamond
将相干光跃迁耦合到长寿命自旋量子比特的固态量子发射器对于量子网络是必不可少的。在这里，我们报告在金刚石纳米结构中的单个锡空位（SnV）中心的自旋和光学性质。通过低温磁光和自旋光谱，我们验证了反转对称的电子结构的SnV，确定自旋守恒和自旋翻转的过渡，表征过渡线宽，测量电子自旋寿命和评估的自旋退相时间。我们发现，即使在纳米结构的光学跃迁是一致的辐射寿命限制。自旋寿命是声子限制的，具有指数温度标度，导致$T_1$ $>$ 10 ms，并且相干时间$T_2$在冷却到2.9 K时达到核自旋浴极限。这些自旋性质超过了其他反转对称色心，类似的值需要毫开尔文温度。SnV结合了相干光跃迁和长自旋相干性而无需稀释制冷，是一种有前途的候选者，可用于可扩展的量子网络应用。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-based quantum control and coherence protection of tin-vacancy spin qubits in a strain-tuned diamond membrane heterostructure
针对金刚石锡空位中心（SnV）自旋缺乏高效微波控制、高温下相干性退化的问题，研究人员利用均匀应变金刚石膜的轨道混合效应，实现了高保真微波自旋控制与毫秒级相干保护，4K下相干时间显著提升且光学相干性不受温度影响，为量子技术提供了理想自旋-光子界面平台。
2023-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microwave Spin Control of a Tin-Vacancy Qubit in Diamond
本研究利用自然应变中心克服SnV-自旋控制的磁偶极跃迁抑制，实现高保真微波控制，π脉冲保真度达99.51%，相干时间170微秒，为量子技术奠定基础。
2023-08-30 cond-mat.mes-hall 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
Surface-induced charge state conversion of nitrogen-vacancy defects in nanodiamonds
我们提出了一个单一的氮空位（NV）缺陷托管在纳米金刚石（ND）的电荷态转换的研究。我们首先表明，带负电荷的NV $^{-}$缺陷的比例，相对于其中性对应物NV $^{0}$，随着ND的大小而减小。然后，我们提出了一个简单的模型的基础上的一层电子陷阱位于ND表面，这是在良好的协议与记录的统计。通过使用热氧化去除核周围的无定形碳壳，我们证明了NV $^{-}$缺陷的比例显着增加在10纳米核。这些结果对于进一步了解、控制和利用金刚石中带负电荷的NV缺陷的独特性质是非常宝贵的
2010-10-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Characterization of Optical and Spin Properties of Single Tin-Vacancy Centers in Diamond Nanopillars
钻石中的色心作为光学活性固态量子比特的候选者引起了人们极大的兴趣。特别令人感兴趣的是基于金刚石中IV族杂质的反转对称色心，因为它们强烈地发射到它们的零声子线中并且对一阶电场噪声不敏感。早期对金刚石中带负电荷的锡空位（SnV $^{-}$）中心的研究发现，SnV $^{-}$是一种很有前途的候选者：它具有高的量子效率，强的零声子线发射，并且有望在4 K下具有长的$T_2$自旋相干时间。为了将SnV $^{-}$发展成自旋量子比特，需要进一步表征，特别是纳米制造结构中单个SnV $^{-}$的自旋和光学性质。在这项工作中，我们隔离单个SnV $^{-}$中心的金刚石纳米柱和表征其发射特性和自旋响应的磁场。我们观察到窄的发射线宽，光谱仪限制，以及强烈的偏振依赖的每个过渡。我们还发现在磁场作用下的塞曼分裂与理论预测符合得很好。我们的结果为未来将单个SnV $^{-}$用于光学可访问量子存储器铺平了道路。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Narrow-linewidth tin-vacancy centers in a diamond waveguide
将固态量子发射器与光子电路集成是实现大规模量子光子处理器的关键。金刚石中带负电荷的锡空位（SnV $^-$）中心由于其优异的光学和自旋性质（包括窄线宽发射和长自旋相干时间）而成为量子发射体的有希望的候选者。SnV $^-$中心需要结合在光波导中，以有效地在芯片上路由它们产生的光子。然而，这种融合尚未实现。在这封信中，我们展示了SnV $^-$中心到纳米光子波导的耦合。我们实现这一设备，利用我们最近开发的浅离子注入和生长方法产生高品质的SnV $^-$中心和先进的准各向同性金刚石制造技术。我们确认这些技术的兼容性和鲁棒性，通过成功的窄线宽SnV $^-$中心（窄至$36\pm2$ MHz）的金刚石波导耦合。此外，我们研究了波导耦合SnV $^-$中心共振激发下的稳定性。我们的研究结果是一个重要的一步SnV $^-$为基础的芯片上的自旋光子接口，单光子非线性，光子介导的自旋相互作用。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Charge state transition of spectrally stabilized tin-vacancy centers in diamond
本研究针对金刚石中SnV中心，探究其光谱稳定性与电荷态跃迁机制，明确了激光照射条件对电荷态的影响并结合第一性原理计算建模，为稳定固态量子发射器的制备提供支撑。
2024-12-10 quant-ph
Large-Range Tuning and Stabilization of the Optical Transition of Diamond Tin-Vacancy Centers by In-Situ Strain Control
本文提出利用光子集成波导器件中的微机电应变控制，实现金刚石SnV-中心光学跃迁>40 GHz的大范围调谐，并通过实时反馈稳定谐振频率，为片上扩展量子网络提供途径。
2025-01-16 quant-ph
Electrical tuning of tin-vacancy centers in diamond
金刚石中的IV族色心由于其优异的光学和自旋特性而作为固态自旋量子比特引起了人们的广泛关注。在这些色心中，锡空位（SnV $^{\,\textrm{-}}$）中心是特别感兴趣的，因为其大的基态分裂使得在高于1 $\,$ K的温度下能够实现长的自旋相干时间。然而，色心通常遭受不均匀的加宽，这可能会因纳米制造引起的应变而加剧，从而阻碍了发射不可区分光子的量子节点的实现。虽然应变和拉曼调谐已被研究作为有前途的技术，以克服不同的IV族色心之间的光谱失配，其他方法需要探索，以找到方法，可以提供更多的本地化控制，而不牺牲发射强度。在这里，我们研究电调谐SnV $^{\,\textrm{-}}$中心的金刚石通过直流斯塔克效应。我们证明了超过1.7 $\,$ GHz的调谐范围。我们观察到二次和线性依赖于所施加的电场。我们还确认，我们观察到的调谐效果是由于所施加的电场，是不同于热调谐由于焦耳加热。斯塔克调谐是克服发射器之间失谐并实现多个相同量子节点的有希望的途径。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Uniform microwave field formation for control of ensembles of negatively charged nitrogen vacancy in diamond
Ulm University（乌尔姆大学）；National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”（哈尔科夫国立理工大学）
研究通过模拟和实验比较了五种微波磁场形成系统，优化了圆柱形系统参数，显著提高了磁场均匀性，通过NV中心的Rabi振荡实验验证了改进效果。
2026-05-13 quant-ph
Heralded initialization of charge state and optical transition frequency of diamond tin-vacancy centers
针对金刚石锡空位中心电荷态与跃迁频率难以确定性制备的问题，提出基于共振探测、阈值光子计数和实时逻辑的预示初始化方法，并验证其可提升光学相干性及实现多均匀线宽范围调频。
2023-11-23 quant-ph
Two-Photon Interference of Photons from Remote Tin-Vacancy Centers in Diamond
本文利用 Stark 效应调谐金刚石锡空位中心的光学跃迁频率，在两个远程节点间实现高可见度双光子干涉，为构建可扩展固态量子网络提供基础。
2025-03-12 physics.optics quant-ph
SUPER and femtosecond spin-conserving coherent excitation of a tin-vacancy color center in diamond
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪德尔特大学）；TU Dortmund（多特蒙德工业大学）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）；Element Six（元素六）
本研究提出利用SUPER方案实现钻石中锡空位颜色中心的超快和飞秒相干激发，开发出高效的量子门操作与自旋纠缠方案。
2026-03-09 quant-ph
Vibrational modes of negatively charged silicon-vacancy centers in diamond from ab initio calculations
金刚石中的硅空位（SiV）中心是一种光致发光（PL）中心，其特征零声子线能量为1.681 eV，可作为固态单光子源，并可能作为量子比特。大部分发光强度出现在零声子线中;然而，大约30%的强度出现在声子边带中。由于声子在该系统的运行中起着至关重要的作用，因此详细了解SiV中心的振动特性是非常重要的。为此，我们进行了密度泛函理论计算稀SiV中心嵌入缺陷的大小为几千个原子的超晶胞。我们发现存在两个非常明显的准局域振动模式（共振）与$A_{2u}$和$E_u$对称性，分别对应于沿着和垂直于缺陷对称轴的Si原子的振动。这些模式的同位素位移解释了实验SiV PL谱中突出振动特征的同位素位移。此外，计算表明，相对于基态，$A_{2u}$模的振动频率在激发态时增加了约30%，而$E_u$模的振动频率增加了约5%.这些变化解释了实验观察到的零声子线能量的同位素位移。我们还强调了从有限大小的超级原胞计算中提取振动共振的同位素位移可能存在的危险，并提出了一种正确做到这一点的方法。
2021-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
High-fidelity control of a $^{13}$C nuclear spin coupled to a tin-vacancy center in diamond
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Saarland University（萨尔兰大学）；University of Kassel（卡塞尔大学）
研究通过光和微波泵浦实现钻石中$^{13}$C核自旋与锡空位中心的高保真控制，展示了核自旋操控的相干性及量子网络节点的潜力。
2025-09-03 quant-ph
Highly indistinguishable photons from a tin-vacancy spin qubit in diamond
Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Global Innovation Centre, Element（Element全球创新中心）
研究金刚石中锡空位自旋量子比特产生高度不可区分光子，通过分离特性与缺陷展示其优势，结合长寿命相干时间，经模拟证实该平台在长距离量子网络及光子量子信息处理方面有竞争力，超越直接传输界限。
2026-07-27 quant-ph
Creation of Negatively Charged GeV and SnV centers in Nanodiamonds via Ion Implantation
本文通过离子注入在纳米金刚石中制备GeV和SnV色心，实现高纯度单光子发射，为纳米尺度量子光子学与传感应用奠定基础。
2025-04-09 quant-ph
Quantum simulations of Fermionic Hamiltonians with efficient encoding and ansatz schemes
我们提出了一种在量子计算机上对费米哈密顿量进行量子模拟的计算协议，使得以前用传统的编码和变分量子本征求解器（VQE）的ansatses不可行的计算成为可能。我们结合了量子比特效率的编码方案映射斯莱特决定因素到量子比特与修改后的量子比特耦合集群anastrophic和噪声缓解技术。我们的策略导致电路门数的缩放和所需的变分参数的数量减少，从而增加了对噪声的弹性的大幅改善。我们提出了量子技术感兴趣的自旋缺陷的结果，超越了金刚石中带负电荷的氮空位中心和4 H碳化硅（4 H-SiC）中的双空位的最小模型，并首次解决了4 H-SiC中带负电荷的硅空位这样复杂的缺陷。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci 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
Optically Detected Magnetic Resonances of Nitrogen-Vacancy Ensembles in 13C Enriched Diamond
我们提出了一个实验和理论研究的光学检测磁共振信号的合奏带负电荷的氮空位（NV）中心在13 C同位素富集单晶金刚石。在零磁场条件下，我们观察到四个宽的跃迁峰，并研究了它们对外加磁场的依赖性。一个理论模型，再现这些光谱的所有定性特征。了解同位素富集金刚石中NV中心的磁共振谱对于核磁共振的新兴应用是重要的。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-Shot Readout and Weak Measurement of a Tin-Vacancy Qubit in Diamond
本研究实现金刚石中SnV⁻量子比特的高保真单次读出与弱测量，验证其光学读出与快速自旋控制的兼容性，推动相关量子技术发展。
2024-10-08 quant-ph
Negative charge enhancement of near-surface nitrogen vacancy centers by multicolor excitation
在过去的几年中，金刚石中的氮空位（NV）中心已被确定为具有多种应用前景的系统，从量子信息科学到磁传感。这依赖于带负电荷的NV的独特光学和自旋性质。这些应用中的许多需要浅的NV中心，即接近（几nm）金刚石表面的NV。近年来，人们对理解NV中心在各种照明条件下的动力学越来越感兴趣，特别是在红外（IR）激发下，这已被证明对NV中心的发射和电荷状态具有显著影响。然而，仍然缺乏对所有实验数据的充分理解，并且由于体纳米粒子与浅纳米粒子的光动力学之间的电势差而引起进一步的复杂化。在这里，我们提出了一个广义的定量模型，在绿色和IR激发下的NV中心的自旋和电荷态动力学。我们实验提取相关的过渡率，提供一个全面的模型，调和文献中所有现有的结果。此外，我们确定了散装和浅NVs的光动力学之间的关键差异，并使用它们显着提高浅NVs的初始化保真度有用的负电荷状态。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Optical spin initialization of spin-3/2 silicon vacancy centers in 6H-SiC at room temperature
碳化硅中的硅空位已被提议作为金刚石中氮空位中心的替代物用于自旋电子学和量子技术。这些应用的一个重要前提是量子比特初始化为特定的量子态。本文研究了6 H-SiC中自旋为3/2的负电荷硅空位的光学取向。使用时间分辨的光检测磁共振技术，我们相干控制硅空位自旋系综和测量拉比频率和自旋晶格弛豫时间的所有三个过渡。然后，为了研究硅空位自旋系综的光学初始化过程，制备了不同基态的空位自旋系综，并对其进行了光学激发。我们描述了一个简单的速率方程模型，可以解释所观察到的行为，并确定相关的速率常数。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave Control of the Tin-Vacancy Spin Qubit in Diamond with a Superconducting Waveguide
本文采用超导共面波导对应变SnV色心进行低损耗微波自旋控制，结合哈密顿量分析实现毫秒级相干时间，并发现可作为量子存储器的邻近13C自旋。
2024-03-01 quant-ph
Quantum Frequency Conversion of Single Photons from a Tin-Vacancy Center in Diamond
本文针对金刚石锡空位中心619 nm光子与电信波段不兼容的问题，演示了利用KTA晶体腔增强量子频率转换将其转换至1480 nm S波段，并验证了单光子级转换的可行性，为城域光纤量子网络奠定基础。
2025-09-01 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
Optical probing of phononic properties of a tin-vacancy color center in diamond
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）
通过光学方法研究金刚石中锡空位色心的相干特性，包括线宽展宽效应和基态轨道能级间的相干人口陷阱。利用谱分析确定声子耦合系数，并揭示轨道去极化时间尺度。
2026-06-05 physics.app-ph quant-ph
Stimulated emission depletion microscopy with diamond silicon-vacancy centers
受激发射耗尽（STED）显微镜中的空间分辨率和荧光信号幅度受到可用荧光团的光稳定性的限制。在这里，我们表明，带负电荷的硅空位（SiV）中心的金刚石是很有前途的荧光团STED显微镜，由于其光稳定，近红外发射和有利的物理性能。利用自制的脉冲STED显微镜，在室温下对金刚石块体中浅注入的SiV心进行了成像。发现对于765-800 nm光的SiV受激发射截面为（4.0 +/- 0.3）x 10^（-17）cm ^2，其比带负电荷的金刚石氮空位中心的截面大大约2-4倍，并且接近常用的有机染料分子的截面。我们对孤立的SiV中心进行了STED显微镜检查，并观察到89 +/- 2 nm的横向半峰全宽光斑尺寸，受到低可用STED激光脉冲能量（0.4 nJ）的限制。对于5 nJ的脉冲能量，分辨率预期为~20 nm。我们表明，目前的显微镜可以解决SiV中心分离<150 nm，不能通过共聚焦显微镜解决。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.optics
Quantum Nanophotonic Interface for Tin-Vacancy Centers in Thin-Film Diamond
Edward L. Ginzton Lab, Stanford University（爱德华·L·金斯顿实验室，斯坦福大学）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（物理系，加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文提出一种基于一维光子晶体腔的量子光子接口，用于锡空位中心，实现了高效的光子发射与收集，并确定了其纯化因子和C/D分支比。
2026-03-13 physics.optics quant-ph
Ultrathin fiber-taper coupling with nitrogen vacancy centers in nanodiamonds at cryogenic temperatures
我们证明了冷却的nano-fiber锥体耦合与氮空位（NV）中心的纳米金刚石的低温温度。含有多个NV中心的纳米金刚石被沉积在光纤锥的亚波长480 nm直径的双折射区域上。使用我们自制的安装支架和优化的冷却速度，光纤锥成功冷却至9 K。来自纳米金刚石NV中心的荧光被有效地引导到单个引导模式中，并且显示中性和带负电荷的NV中心的特征尖锐的零声子线。在低温下的本发明的纳米金刚石/纳米金刚石混合系统可以用作基于NV的量子信息器件和用于在低温环境中的高灵敏度纳米级磁力测量。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tutorial: Magnetic resonance with nitrogen-vacancy centers in diamond---microwave engineering, materials science, and magnetometry
这篇教程文章提供了一个简洁和教学概述负电荷的氮空位（NV）中心的钻石。NV中心的研究因其在量子传感中的应用而引起了极大的关注，不仅包括物理学和应用物理领域，而且还包括化学、生物学和生命科学领域。尽管如此，其关键技术方面可以从磁共振的角度来理解。我们专注于这一不断扩大的研究领域的三个方面，我们的观点是特别相关的：微波工程，材料科学和磁力学。通过对这些方面的阐述，为NV中心的研究提供了技术基础和最新技术。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Characterization of single shallow silicon-vacancy centers in 4H-SiC
本研究表征4H-SiC中近表面单个带负电硅空位中心的自旋特性，获得高达6%对比度的ODMR信号并确定零场分裂，同时通过强度关联验证单中心来源并提取电子态跃迁率。
2023-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent control of the silicon-vacancy spin in diamond
金刚石中的自旋杂质已经成为广泛的基于固态的量子技术中有前途的构建块。带负电荷的硅空位中心结合了其高质量光子特性与基态电子自旋的优势，可以通过光学方式读出。然而，要使这种自旋作为量子比特进行操作，完全的量子控制是必不可少的。在这里，我们报告的测量光学检测磁共振和示范的相干控制的一个单一的硅空位中心自旋与微波场。利用Ramsey干涉法，我们直接测量了3.6K下的自旋相干时间T2*，为115 +/- 9 ns。相干时间的温度依赖性表明，退相和衰变的自旋引起的基态的轨道分支之间的单声子介导的激发。我们的结果使硅空位中心自旋成为一个可控的资源，建立自旋光子量子界面。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Full-Stack High-Volume Quantum Networking Architecture based on Photonic-Integrated Tin Vacancy Centers in Diamond
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（林肯实验室，麻省理工学院）；Syracuse University（雪城大学）
本研究提出基于金刚石光子集成锡空位中心的全栈高容量量子网络架构，通过多物理场数字孪生等技术实现GHz级频谱调谐等关键突破，模拟显示千个发射器可实现99.96%连通性以达成分布式量子纠缠。
2026-08-18 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
Optically Induced Polarization and Depolarization of an Electron Spin in a Nitrogen-Vacancy Center of Diamond Nano-crystals
脉冲激光激发使金刚石中氮空位中心的发光随脉冲能量的增加而意外地减弱。在带负电荷和中性的中心都观察到这种减少，并且是由两种类型的中心的发光寿命缩短引起的。在黑暗中，发光在10微秒的时间尺度上没有显示出任何恢复，但只要三个低强度脉冲就可以使发光恢复到先前的更亮状态。外部磁场可降低效应的幅度。这些现象的基础上的光学极化和电子自旋的去极化的一种可能的机制。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall 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
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
Coherent Acoustic Control of a Single Silicon Vacancy Spin in Diamond
声子被认为是通用的量子换能器，因为它们能够耦合到各种各样的量子系统。在这些系统中，已知固态点缺陷自旋是长寿命的光学可访问量子存储器。最近，研究表明，金刚石中的反转对称缺陷，如带负电荷的硅空位中心（SiV），具有对应变高度敏感的自旋量子位。在这里，我们利用这种应变响应来实现单个SiV自旋的相干和低功率声学控制，并执行单个自旋的声学驱动拉姆齐干涉测量。我们的研究结果表明，这些系统的自旋控制的一种新的和有效的方法，提供了一个强大的自旋-声子耦合和声子介导的混合量子系统的路径。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Creation of ensembles of nitrogen-vacancy centers in diamond by neutron and electron irradiation
我们通过中子和电子辐照在金刚石中产生了带负电荷的氮空位（NV-）中心的密集系综，用于混合量子系统和磁力测量。我们通过共聚焦显微镜、UV/Vis和FTIR光谱、光学检测磁共振和小角X射线散射表征所产生缺陷的荧光强度、光学和相干特性。我们发现，在中子注量为10^17 cm^-2、电子剂量为10^18 cm^-2、自旋共振线宽为6 MHz的情况下，NV-的密度最高。较低的电子能量增加了处于所需负电荷状态的中心与处于中性状态的中心的比率。在辐照期间在900 °C下退火减小了自旋共振线宽。此外，与中子照射相比，电子照射导致显著更高的光学透明度。
2013-09-02 cond-mat.mtrl-sci 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
