Flux-trapping characterization for superconducting electronics using a cryogenic widefield N-$V$ diamond microscope
MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）；Quantum Science and Engineering Program, Harvard University（哈佛大学量子科学与工程计划）
本文提出一种低温宽视场NV钻石磁显微镜，用于快速成像超导器件中的磁通量束缚，揭示了Nb薄膜和图案化条带中磁通量排斥行为的临界转变，为超导电子的可扩展性提供了新的见解。
2026-04-30 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Nanoscale Electric Field Imaging with an Ambient Scanning Quantum Sensor Microscope
金刚石中的氮空位（NV）中心是一种很有前途的量子传感器，具有非常广泛的传感能力。虽然扫描NV磁力测定法是公认的，但NV电测法迄今为止仅限于大块金刚石。在这里，我们展示了成像外部交流（AC）和直流（DC）电场与一个单一的NV在钻石扫描尖端的顶点在环境条件下。由于表面上的电荷噪声，在低频下观察到强电场屏蔽效应。我们定量测量其频率依赖性，并克服这种筛选通过机械振荡的尖端成像直流领域。我们的扫描NV电测法实现了26 mV um^（-1）Hz^（-1/2）的AC E场灵敏度、2 V um^（-2）Hz^（-1/2）的DC E场梯度灵敏度以及由NV样品距离限制的低于100 nm的分辨率。我们的工作是建立一个基于扫描探针的多模态量子传感平台的重要一步。
2022-05-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Hardware Trojan Detection Potential and Limits with the Quantum Diamond Microscope
本文分析了量子钻石显微镜（QDM）的物理极限与指标，评估其在集成电路硬件木马检测中的潜力与局限，并展示了在FPGA上的应用。
2024-02-12 physics.ins-det quant-ph
Observation of Ultra-low AC Susceptibility in Micro-magnets Using Quantum Diamond Microscope
本文提出利用基于NV色心的量子金刚石显微镜和相干脉冲序列，对微米级铁磁样品进行交流磁化率成像，实现1微米分辨率与飞焦耳每特斯拉量级磁矩变化检测。
2024-05-22 quant-ph
Widefield quantum microscopy with nitrogen-vacancy centers in diamond: strengths, limitations, and prospects
金刚石表面附近的氮空位（NV）中心的致密层可以在宽视场光学显微镜中被询问以产生局部量（例如磁场、电场和晶格应变）的空间分辨图，从而提供关于放置在附近的样品或器件的潜在有价值的信息。自2010年首次实验实现这种宽视场NV显微镜以来，该技术在凝聚态物理、地球科学和生物学的各个领域得到了快速发展和应用示范。该观点分析了宽视场NV显微镜的优点和缺点，以确定最有前途的应用和指导未来的发展。我们首先简要回顾了量子传感与合奏NV中心，和实验实施的宽场NV显微镜。然后，我们比较这种技术，以替代显微镜技术通常采用探测磁性材料和电荷流分布。目前的空间分辨率，测量精度，磁灵敏度，操作条件和易用性的限制，进行了讨论。最后，我们确定了解决上述限制的技术进步，并认为它们的实现将导致一个实用的，可访问的，高通量的宽视场NV显微镜。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Sensing Electric Currents in an a-IGZO TFT-Based Circuit Using a Quantum Diamond Microscope
利用量子钻石显微镜在a-IGZO TFT基电路中实现非侵入性电流传感，验证了其在柔性电子制造中的应用潜力
2025-06-24 quant-ph
Quantum Diamond Microscope for Narrowband Magnetic Imaging with High Spatial and Spectral Resolution
本文将量子金刚石显微镜与窄带测量协议和锁相相机集成，实现微米级空间分辨率、约1 Hz光谱分辨率的射频磁场多频率成像，可同时获取幅度、频率和相位信息。
2024-10-16 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Quantum Frequency Mixing using an N-$V$ Diamond Microscope
本文利用量子频率混频技术扩展NV金刚石磁显微的频率范围，实现对高达70 MHz交流驱动结构的宽场磁成像，突破传统方法限制。
2024-12-16 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Micrometer-scale Magnetic Imaging of Geological Samples Using a Quantum Diamond Microscope
地质样品中的剩余磁化强度可以记录过去行星磁场的强度和方向。传统上，这种磁化是通过测量毫米到厘米大小的大体积样品的净磁矩来分析的。然而，地质样品通常在亚毫米尺度上具有矿物学和结构异质性，只有一小部分铁磁颗粒具有感兴趣的剩磁。因此，在这种情况下表征这种磁化需要能够以精细空间尺度和高灵敏度对磁场成像的技术。为了应对这一挑战，我们开发了一种新的仪器，基于金刚石中的氮空位中心，它能够直接成像的磁场，由于反射和感应磁化，以及光学成像，室温地质样品的空间分辨率接近光学衍射极限。我们描述了这种设备的工作原理，我们称之为量子金刚石显微镜（QDM），并报告了其优化的图像面积归一化磁场灵敏度（20 μ T.um/Hz ^1/2），空间分辨率（5 μ m），视场（4 mm），以及这些参数之间的权衡。我们还在不同的操作模式下对设备执行绝对磁场校准，包括三轴（矢量）和单轴（投影）磁场成像。最后，我们使用QDM获得几个陆地和陨石岩石样品的磁性图像，证明其能够解决空间上不同的人口的铁磁载体。
2017-07-20 quant-ph
Dictionary-Based Reconstruction of Spatio-Temporal 3D Magnetic Field Images from Quantum Diamond Microscope
本文提出一种基于NV中心的宽场磁显微技术与LASSO重建框架相结合的方法，利用实验测量基础图作为空间先验，实现电流源的动态三维成像与定位，显著提升了复杂系统中动态三维电流成像的准确性。
2025-06-05 physics.comp-ph physics.ins-det quant-ph
Vector Magnetic Current Imaging of an 8 nm Process Node Chip and 3D Current Distributions Using the Quantum Diamond Microscope
3D封装技术的采用需要开发新的失效电子器件分析方法。为此，我们的团队正在开发一种名为量子金刚石显微镜（QDM）的工具，该工具利用金刚石中的氮空位（NV）中心的集合，在环境条件下实现具有宽视场和高空间分辨率的矢量磁成像。在这里，我们提出了QDM测量的二维电流分布在8纳米倒装芯片IC和三维电流分布在多层PCB。来自倒装芯片中的C4凸块的磁场辐射主导QDM测量，但是这些被证明对于图像配准是有用的，并且可以被减去以在微米尺度上解析管芯中的相邻电流迹线。3D IC中的过孔由于其垂直方向而仅显示Bx和By磁场，并且难以用仅测量Bz分量（与IC表面正交）的磁力计检测。使用多层PCB，我们表明，QDM的能力，同时测量Bx，由，和Bz是有利的解决磁场从过孔电流通过层之间。我们还展示了如何导电层之间的间距是由磁场图像，以及它是如何同意与PCB的设计规格。在我们最初的努力，以提供进一步的z-深度信息的电流源在复杂的3D电路中，我们展示了如何磁场图像的各个层可以从磁场图像的总结构中减去。这允许信号层的隔离，并且可以用于经由2D磁逆的解来映射嵌入的电流路径。此外，本文还讨论了使用神经网络来识别二维电流分布及其分析三维结构的潜力。
2022-02-16 physics.app-ph quant-ph
Super-resolution diamond magnetic microscopy of superparamagnetic nanoparticles
本文提出一种基于NV色心电荷态光控与环形光束超分辨磁共振谱的纳米磁显微方法，实现约100 nm分辨率，成功分辨间距约190 nm的30 nm铁氧化物纳米颗粒磁偶极特征，且灵敏度显著优于共聚焦方法。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.ins-det
Quantum Diamond Microscope for Dynamic Imaging of Magnetic Fields
该研究提出一种量子钻石显微镜，通过结合Ramsey协议与自旋浴驱动并采用高速相机，实现了高时空分辨率的动态宽场磁场成像，在生物矿化和电活性细胞研究中具有潜在应用价值。
2023-09-12 quant-ph
High-precision mapping of diamond crystal strain using quantum interferometry
晶体应变变化对金刚石中固态缺陷量子比特的许多量子传感和信息应用施加了显著限制。因此，金刚石晶体应变的精确测量和控制是一个关键的挑战。在这里，我们报告了具有一组独特能力的金刚石应变测量，包括微米级空间分辨率，毫米级视场，以及比以前的工作[1]体积归一化灵敏度提高两个数量级，达到$5(2) \times 10^{-8}/\sqrt{\rm{Hz}\cdot\rm{μm}^3}$（自旋-应变耦合系数代表主要的系统不确定性）。我们利用应变敏感自旋态干涉术研究了低应变梯度单晶CVD金刚石中的氮空位色心系综。这种量子干涉技术提供了对来自电子和核自旋浴的磁场不均匀性的不敏感性，从而实现长NV系综电子自旋退相时间和增强的应变灵敏度。我们展示了应变敏感的测量协议，首先在扫描共聚焦激光显微镜，提供定量测量的灵敏度以及三维应变映射;和第二宽场成像量子金刚石显微镜（QDM）。我们的应变显微镜技术能够快速，灵敏地表征金刚石材料工程和纳米纤维;以及基于金刚石的应变传感器，如金刚石砧单元或嵌入式金刚石应力传感器，或内部应用，如由于颗粒引起的核反冲造成的晶体损伤。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.app-ph
QDsiM: A Noise-Aware Simulation Toolkit for Quantum Diamond Microscope
TCS Research, Tata Consultancy Services Ltd（塔塔咨询服务公司研究部）；Department of Physics, IISER Bhopal（印度科学教育与研究所博帕尔分校物理系）；Birla Institute of Technology and Science, Pilani – Goa（比拉理工学院皮拉尼-果阿校区）
QDsiM是一款用于量子钻石显微镜的模拟工具包，通过考虑噪声源和实验不完美机制，优化ODMR系统的性能和灵敏度。
2026-01-15 quant-ph
Super-resolution Airy disk microscopy of individual color centers in diamond
超分辨率成像技术使纳米级显微镜在诸如物理学、生物学和化学等领域成为可能。然而，许多超分辨率技术需要专门的光学组件，例如螺旋相位掩模。我们提出了一种新的技术，超分辨率艾里光盘显微镜（SAM），可以在一个标准的共聚焦显微镜，没有任何专门的光学。我们证明了这种技术，结合基态耗尽，图像和控制氮空位（NV）中心在散装金刚石低于衍射极限。与衍射极限相比，分辨率提高了14倍以上，相当于1.3 NA显微镜在589 nm光下的空间分辨率为16.9（8）nm。我们利用我们增强的空间分辨率来控制单个NV中心的自旋状态，这些中心彼此分离小于衍射极限，包括共享相同取向的对，这些对与传统的电子自旋共振测量无法区分。
2022-05-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Super-resolution Localization of Nitrogen Vacancy Centers in Diamond with Quantum Controlled Photoswitching
我们利用一种基于相干量子控制的新型荧光光开关技术实现了金刚石中氮空位中心的超分辨定位。基于脉冲磁场梯度的量子相位编码实现光开关。在扫描共聚焦显微镜下进行超分辨成像，定位精度优于1.4nm。最后，我们表明，量子相位编码的分辨率起着主导作用，并在我们目前的实验条件下，分辨率为0.15 nm是可以实现的。该方法可应用于亚纳米级多耦合缺陷自旋量子位的寻址和控制。
2020-08-05 physics.app-ph quant-ph
Fabrication of $^{15}\textrm{NV}^{-}$ centers in diamond using a deterministic single ion implanter
金刚石中的氮空位（NV）中心是几种重要量子技术的平台，包括传感，通信和基本量子处理器。在这封信中，我们证明了创建NV中心注入使用一个确定性的单离子源。为此，我们在Paul阱中同情地激光冷却单个$^{15}\textrm{N}_2^+$分子离子，并以5.9keV的能量提取它们。随后，离子以121（35）nm的横向分辨率聚焦，并且被注入到金刚石衬底中，而不通过孔或掩模进行任何空间过滤。在高温退火后，我们在共聚焦显微镜中检测NV中心，并确定约0.6\，$\%$的转换效率。$^{15}\textrm{NV}$中心的特征在于通过光学检测磁共振（ODMR）的超精细跃迁和相干时间。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other 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
Fourier Magnetic Imaging with Nanoscale Resolution and Compressed Sensing Speed-up using Electronic Spins in Diamond
使用金刚石中的氮空位（NV）色心的光学检测的磁共振是用于纳米级磁场成像的主要模式，因为其提供单电子自旋灵敏度、优于1 nm的三维分辨率以及在环境条件下对广泛的物理和生物样品的适用性。然而，迄今为止，NV-金刚石磁成像已经使用实空间技术来执行，实空间技术要么被光学衍射限制到250 nm分辨率，要么需要缓慢的逐点扫描以获得纳米级分辨率，例如，使用原子力显微镜、磁性尖端或超分辨率光学成像。在这里，我们介绍了一种替代技术的傅立叶磁成像使用NV-金刚石。与传统的磁共振成像（MRI）类似，我们采用脉冲磁场梯度对波数或k空间中NV电子自旋的空间信息进行相位编码，然后进行快速傅立叶变换，以产生具有纳米级分辨率、宽视场（FOV）和压缩传感加速的实空间图像。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancing Optical Readout from Diamond AFM Tips for Quantum Nanosensing
金刚石中的色心是量子纳米传感应用的有希望的候选者。光信号的有效收集是实现高灵敏度和高分辨率的关键，但它受到收集光学器件的限制。将色心嵌入金刚石微结构中可以帮助提高收集效率，但通常需要具有挑战性的制造和集成。在这里，我们调查的光致发光（PL）的硅空位（SiV）中心在市售的原子力显微镜（AFM）的金刚石金字塔（DP）的提示。我们发现DP几何结构有效地将DP顶点发射的PL引导到底部，在那里我们实验证明，与其他方向相比，PL收集增强了8倍。我们的实验观察是在良好的协议与数值模拟使用时域有限差分（FDTD）方法。我们的研究结果表明，原子力显微镜提示可能是一种经济，高效和直接的方式实现基于颜色中心的纳米传感，因为它们提供了增强的灵敏度和易于集成与现有的原子力显微镜平台。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantitative vectorial magnetic imaging of multi domain rock forming minerals using nitrogen-vacancy centers in diamond
岩石样品的磁化强度对于古地磁研究至关重要，因为它包含了关于长期过程的宝贵地质信息，例如构造运动和海洋和大陆的形成。然而，目前的技术是有限的，在他们的能力来测量高空间分辨率和高灵敏度的定量矢量磁签名从这样的样品。因此，我们对这种磁化的理解是有限的，特别是对于多畴样品的情况。在这项工作中，我们使用一个新开发的氮空位磁显微镜，能够定量矢量磁成像与光学分辨率。我们演示了直接成像的矢量磁场的一个单一的，多域的枝晶，以及测量和计算的弱磁矩的单个颗粒在微米尺度上。这些结果为今后在古地磁测量中的应用以及对多域样品磁化的基本理解铺平了道路。
2017-08-19 cond-mat.mes-hall 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
Toward a CMOS-integrated quantum diamond biosensor based on NV centers
QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech）；Imaging Physics Department, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学成像物理系）
基于NV中心的CMOS集成量子钻石生物传感器，通过整合SPAD阵列和微波技术，实现高灵敏度的生物磁成像。
2026-02-24 physics.app-ph quant-ph
Nanoscale vector electric field imaging using a single electron spin
在环境温度下执行元电荷的纳米级电场成像的能力将具有多种跨学科应用。虽然金刚石中的氮空位（NV）中心能够进行高灵敏度的电测量，但迄今为止，演示仅限于宏观场特征或金刚石本身内部的单电荷检测。在这项工作中，我们大大扩展了这些能力，通过使用浅NV中心图像的电场的带电原子力显微镜针尖与纳米级分辨率。这通过测量由于AC电场引起的NV自旋共振中的斯塔克位移来实现。为了实现这一壮举，我们首次采用了Qdyne与扫描量子显微镜的集成。我们证明了$η_e = 5.3$电荷/ $\sqrt{\text{Hz}}$和子电荷检测（$0.68e$）的近单电荷灵敏度。该概念验证实验提供了使用金刚石中的NV中心进一步感测和成像电场的动机。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optimisation of diamond quantum processors
由氮空位（NV）中心和周围核自旋组成的金刚石量子处理器一直是室温量子计算、量子传感和显微镜技术取得重大进展的关键。这些处理器的优化对于开发大规模钻石量子计算机和下一代增强型量子传感器和显微镜至关重要。在这里，我们提出了一个完整的多量子位钻石量子处理器模型，并开发了一个半解析方法设计门脉冲。这种方法优化门速度和保真度的随机控制误差的存在下，很容易与反馈优化程序兼容。我们从理论上证明了单量子位门接近$\sim 10^{-5}$的不稳定性，并建立了证据表明，这也可以实现为两个量子位CZ门。因此，我们的方法降低了控制误差的影响，低于超精细场不对准和不可避免的退相干，这是固有的处理器所引入的错误。在开发了这种最优控制之后，我们通过计算量子傅里叶变换来模拟金刚石量子处理器的性能。我们发现，模拟的钻石量子处理器是能够实现快速的操作与低错误概率。
2020-09-23 quant-ph
Ultrafast opto-magnetic effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals
使用金刚石晶体中的色心的当前一代量子传感技术主要基于氮空位（NV）中心的量子能级之间的发光的谐振微波频率随温度、电场和磁场而变化的原理。这一原理使我们能够测量，例如，磁场和电场，以及与扫描探针显微镜（SPM）结合的纳米分辨率的局部温度。然而，由于有限的发光寿命，传统的量子传感技术的时间分辨率被限制为微秒。在这里，我们研究了含氮空位NV中心的金刚石晶体中的超快光磁效应，以将量子传感的时间分辨率提高到亚皮秒时间尺度。在飞秒泵浦-探测测量中，来自金刚石NV中心的自旋系综以亚皮秒光学响应的形式诱导逆Cotton-Mouton效应（ICME）。ICME的螺旋度和二次幂依赖性可以被解释为二阶光磁效应，其中NV电子自旋的集合充当ICME的源。这些结果为实现高分辨率时空量子传感技术与SPM技术相结合提供了基本指导。
2022-06-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
CVD-growth of ultra-pure diamond, generation of NV centers by ion-implantation and their spectroscopic characterization for quantum technological applications
摘要近年来，金刚石中的氮空位（NV）中心在量子技术中的应用引起了人们的广泛关注。NV心系综的确定性产生可以促进量子传感、多体量子系统、多体纠缠等方面的研究，本文报道了金刚石中NV心的确定性产生及其表征的全过程：通过化学气相沉积（CVD）生长金刚石薄膜、离子注入和共焦显微镜对缺陷心的光谱表征。本文介绍了一种用于制备单晶同质外延金刚石薄膜的微波辅助化学气相沉积装置。薄膜的制备与最小化的氮浓度，这是通过光致发光测量证实。我们展示了一种原位超高真空（UHV）注入和加热过程中使用一种新的实验装置创建NV中心。第一次热注入已被证明可以防止表面充电效应。我们没有观察到由于超高压加热导致的石墨化。通过优化注入参数，可以以精确的方式注入NV中心。我们提出了大面积映射的样品，以确定中心的分布和描述的光谱技术的中心的表征。减少由环境噪声引起的退相干对于量子技术中的许多应用是至关重要的。我们证明了改善的相干时间T_{2}的NV自旋通过抑制它们与周围的自旋浴使用强大的动态去耦序列的相互作用。
2019-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Wide-field microwave magnetic field imaging with nitrogen-vacancy centers in diamond
本文提出基于差分Rabi频率测量的NV中心宽场成像协议，实现了对2.57 GHz弱微波磁场的高灵敏度微米级成像，克服了标准NV Rabi磁测量难以直接测量弱微波场的局限。
2024-10-18 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Current Paths in an Atomic Precision Advanced Manufactured Device Imaged by Nitrogen-Vacancy Diamond Magnetic Microscopy
最近开发的使用扫描隧道显微镜（STM）在原子水平上控制硅的磷掺杂的能力，一种称为原子精度先进制造（APAM）的技术，使我们能够以原子精度定制电子器件，从而成为探索硅电子学新可能性的一种方式。在这些应用中，关键问题包括电流实际发生在APAM结构中或附近的位置，以及是否存在泄漏电流。一般来说，APAM结构中电流的检测和映射是在数字增强应用中获得可靠器件的有价值的诊断工具。在本文中，我们进行了氮空位（NV）宽场磁成像的杂散磁场从表面电流密度流动的APAM测试设备在毫米视场与μ m的分辨率。为此，我们将具有表面NV系综的金刚石与装置（图案化为两个平行的mm尺寸的条带）集成，然后在自制的NV宽场显微镜中从注入APAM装置中的DC电流映射磁场。二维磁场地图被用来重建表面电流密度，使我们能够获得信息的电流路径，设备故障，如阻塞点，电流流动受阻，和电流泄漏外的APAM定义的P掺杂区。对电流密度重建图的分析表明，投影灵敏度为~0.03 A/m，对应于200 μ m宽的APAM带中~6 μA的最小可检测电流。这些结果证明了NV宽场磁力仪对APAM材料的失效分析能力，为研究其他尖端微电子器件开辟了可能性。
2022-07-28 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Versatile quadrature antenna for precise control of large electron spin ensembles in diamond
本研究提出一种低成本易复现的谐振式微波正交天线，具备强磁场、高均匀度、可调谐等优势，可实现大体积电子自旋相干调控，为金刚石氮空位中心相关传感成像应用提供鲁棒的仪器支持。
2024-01-29 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Probing the Evolution of Electron Spin Wavefunction of NV Center in diamond via Pressure Tuning
理解量子比特波函数的轮廓是其量子应用的关键。与可以使用扫描隧道显微镜来探测电子分布的导电系统不同，对于宽带隙半导体中基于固态缺陷的量子比特，没有直接的方法。在这项工作中，我们使用压力作为调谐方法和核自旋作为原子尺度探针监测压力下金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心的超精细结构。本文详细研究了不同压强下NV心的光探测磁共振（ODMR）谱中最近邻$^{13}C$超精细分裂。通过研究加压后的$^{13}C$超精细相互作用，我们发现NV超精细参数有显著的变化，导致NV电子自旋密度的增加和从$sp^3$到$sp^2$键的再杂化。独立地进行NV中心的超精细能级的应变依赖性的$ab$ $initio$计算。在不引入任何拟合参数的情况下，理论计算结果与实验数据定性一致。此外，该方法也可用于研究其它缺陷体系中波函数的演化。这种潜在的能力可以发挥重要作用，在发展磁力和量子信息处理使用的缺陷中心。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Creation of NV centers in diamond under 155 MeV electron irradiation
本文研究155 MeV极高能电子辐照金刚石产生NV色心，结合仿真与实验证明其可在大体积内将NV−浓度提升逾三个数量级，且单电子空位产额为200 keV辐照的60倍。
2023-05-24 physics.app-ph quant-ph
Sensing orbital hybridization of graphene-diamond interface with a single spin
本研究利用金刚石氮-空位中心与界面电子的弱磁相互作用，通过测量自旋相干时间揭示石墨烯-金刚石界面的轨道杂化效应，实现了对界面电子态的低扰动微观探测。
2023-05-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Diamond-on-chip infrared absorption magnetic field camera
本文提出一种基于金刚石氮-空位中心和红外吸收光探测磁共振的片上集成磁场相机，通过垂直相交光束形成像素矩阵，实现空间分辨磁场传感与二维梯度测量，并展示了3×3像素传感器重建电磁体空间位置的能力。
2023-12-04 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quantitative imaging of nonlinear spin-wave propagation using diamond quantum sensors
利用钻石量子传感器对两种不同自旋波弛豫率的钇铁石榴石薄膜中的非线性自旋波传播进行定量成像，揭示了自旋波振幅阈值及非线性效应的理论一致性。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-resolved diamond magnetic microscopy of superparamagnetic iron-oxide nanoparticles
本文利用金刚石氮-空位中心磁显微镜对约30纳米超顺磁氧化铁纳米颗粒进行时间分辨宽场成像，揭示了单颗粒横向磁化、极低磁滞及高度不对称的B_c分布，并直接记录了毫秒至秒级的Néel弛豫过程。
2025-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Room-temperature detection of single 20 nm super-paramagnetic nanoparticles with an imaging magnetometer
我们展示了室温下检测单个20 nm的超顺磁性纳米粒子（SPN）的宽视场光学显微镜平台，适合于生物集成。颗粒由磁铁矿（Fe3O4）制成，因此无毒且生物相容。检测是通过使用金刚石中的氮空位缺陷中心的光学检测磁共振成像来完成的，导致DC磁场检测限为2.3 μT。这标志着SPN检测向前迈出了一大步，我们预计它将允许开发能够检测单个分子结合事件的基于磁场的生物传感器。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Machine Learning for Improved Current Density Reconstruction from 2D Vector Magnetic Images
针对解析方法在高噪声或大间距下重建电流密度失效的问题，提出基于深度卷积神经网络的方法，从QDM二维矢量磁场图像中重建电流密度，显著提升低信噪比数据反演质量并将采集时间缩短约400倍。
2025-01-11 physics.app-ph physics.comp-ph quant-ph
Nanoscale electric-field imaging based on a quantum sensor and its charge-state control under ambient condition
金刚石中的氮空位（NV）中心可以用作量子传感器，以纳米级分辨率成像磁场。然而，由于NV和电场之间的耦合强度相对较弱，迄今为止尚未实现纳米级电场映射。使用单个浅NVs，在这里，我们成功地定量成像电场的轮廓从一个尖锐的尖端的qPlus为基础的原子力显微镜（AFM），并实现了约10 nm的空间分辨率。通过这样的局部电场，我们展示了NV的电荷状态的电子控制，精度低于5 nm。这项工作代表了第一步纳米扫描电基于一个单一的量子传感器，并可能开辟新的可能性，定量映射本地电荷，电极化的强度，介电响应在一个广泛的光谱功能材料在纳米尺度。
2020-11-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Widefield Quantum Sensor for Vector Magnetic Field Imaging of Micromagnetic Structures
本研究利用钻石NV中心开发宽场量子传感器，实现微磁结构矢量磁场高精度成像，达到0.52μm分辨率和828nT·Hz⁻¹灵敏度。
2025-12-03 cond-mat.other quant-ph
Quantum control of proximal spins using nanoscale magnetic resonance imaging
凝聚态系统中单个自旋的量子控制是一个新兴领域，在自旋电子学、量子计算和灵敏磁力学中具有广泛的应用。最近的实验已经证明了通过光学或电学技术解决和操纵单电子自旋的能力。然而，将单个自旋控制扩展到纳米级多电子系统是一个挑战，因为单个自旋通常无法用现有方法解析。在这里，我们表明，相干的个人自旋控制可以实现与近端电子自旋的几个纳米的分辨率，通过执行单自旋磁共振成像（MRI），这是通过扫描磁场梯度，既强到足以实现纳米空间分辨率和足够稳定的相干自旋操纵实现。我们将这种扫描场梯度MRI技术应用于金刚石中氮空位（NV）中心的电子自旋，并在成像，表征和操纵单个自旋中实现纳米分辨率。对于NV中心，我们的研究结果表明，在个人的自旋控制的空间分辨率相比，传统的光学衍射限制技术的近两个数量级的改善。这种扫描场梯度显微镜能够实现广泛的应用，包括材料表征，自旋纠缠和纳米级磁力测量。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Commercial scanning nitrogen vacancy magnetometer in a closed-cycle cryostat
本研究研发了一款商用闭循环低温恒温器扫描NV磁力仪，可在2-300K下实现纳米级磁场测量，无需样品特殊制备，已实现商用并验证了其灵敏度与操控性能。
2025-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det quant-ph
High-Performance Imaging in a Dilution Refrigerator
本文报道了一种集成在稀释制冷机中的共聚焦成像系统，实现1.1微米分辨率与2.5毫米视场，无需低温可动部件，支持光学和微波探针接入，促进可扩展集成量子光学技术发展。
2025-10-08 quant-ph
