Resonant enhancement of the zero-phonon emission from a color center in a diamond cavity
我们证明了单个氮空位中心的零声子线与单晶金刚石中制备的微腔模式的耦合。一个零声子线增强超过10倍，估计在低温下的寿命测量。这些器件使用标准半导体技术和现成材料制造，从而实现集成金刚石光子学。
2010-12-17 physics.optics quant-ph
Color center fluorescence and spin manipulation in single crystal, pyramidal diamond tips
我们调查明亮的荧光氮（NV）和硅空位色心的金字塔，单晶金刚石尖端，这是商业上可作为原子力显微镜探针。我们用$T_2 = 7.7(3)\,μ$相干地操纵NV电子自旋系综。不同针尖高度的色心寿命表明有效的折射率效应和猝灭。使用数值模拟，我们验证了增强的光子率从发射器接近金字塔的顶点，扫描探头传感的情况下有希望的。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Structural and optical properties of micro-diamonds with SiV- color centers
采用微波等离子体化学气相沉积技术在Si（001）衬底上生长了微米级金刚石。每个金刚石是唯一的识别标记研磨在Si基板的Ga+聚焦离子束。形貌和晶粒结构分析表明，金刚石为二十面体或双晶。与其它晶体相比，二十面体金刚石具有在微晶粒边界处建立的更高（高达$σ_\mathrm{h}$ = 2.3 GPa）和更宽分布（$Δσ_\mathrm{h}$ = 4.47 GPa）的流体静力学应力。的数量和光谱形状的SiV色中心纳入微金刚石进行了分析，并估计通过温度依赖的光致发光测量，和蒙特卡洛模拟。蒙特卡洛模拟表明，SiV色心的数量是每个微金刚石几千个。
2022-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Fast qubits of optical frequencies on the rare-earth ions in fluoride crystals and color centers in diamond
提出了一种用于快速（$10^{-9}\rm{s}$）量子计算机（FQC）的掺稀土离子（REI）和金刚石对中心的氟化物晶体。作为REI掺杂的特定系统，我们提出了$Ca_{1-x}Sr_{x}F_{2}$晶体及其类似物。这些离子的具有不同总轨道角动量的$^{4}f$ -态充当二能级系统（量子比特）。还提出了合适的REI。金刚石中的$SiV$和$GeV$对中心是在高温下运行的快速光量子计算机的有前途的系统。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Deterministic coupling of a single silicon-vacancy color center to a photonic crystal cavity in diamond
单固体发射极与纳米腔的确定性耦合是集成量子信息器件的关键。在这里，我们制作了一个光子晶体腔周围的一个预先选定的单一的硅空位的颜色中心的钻石和演示修改的发射器内部的人口动态和辐射量子效率。受控的，室温腔耦合引起共振Purcell增强的零声子跃迁的因子为19，随着发射器的寿命减少2.5倍。
2014-08-08 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
Quantum Photonics Incorporating Color Centers in Silicon Carbide and Diamond
量子光子学在新型通信和传感技术的发展中起着至关重要的作用。碳化硅和金刚石中的色心提供单光子发射和长相干自旋，可以在量子网络中可扩展地实现。我们开发的系统将这些色心与光子器件相结合，通过电磁定制的光和物质相互作用来修改它们的发射特性。
2018-06-18 physics.app-ph physics.optics 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
Quantum optics with diamond color centers coupled to nanophotonic devices
我们回顾了最近的进展，实现量子网络的基础上原子状的固态量子发射器耦合到纳米光子器件。具体来说，我们专注于实验涉及带负电荷的硅空位的钻石色心。这些发射器结合了均匀、相干的光学跃迁和长寿命的电子自旋量子存储器。我们讨论了该系统在低温下的光学和自旋特性，并描述了硅空位中心耦合到纳米光子器件的实验。最后，我们讨论了实验证明量子非线性在单光子水平和双发射器纠缠在一个单一的纳米光子器件。
2017-12-18 physics.optics quant-ph
Engineered arrays of NV color centers in diamond based on implantation of CN- molecules through nanoapertures
我们报告了一种通用的方法，工程师阵列的氮空位（NV）的颜色中心在纳米金刚石。通过使用电子束光刻在沉积在金刚石表面上的PMMA层中图案化的80 nm直径的孔通过离子注入平行地产生缺陷。用CN-分子进行注入，这增加了NV缺陷形成产率。这种方法可以实现固态耦合自旋阵列，并可用于定位光子微结构上的光学活性NV中心。
2010-08-09 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
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
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
Diamonds levitating in a Paul trap under vacuum: measurements of laser-induced heating via NV center thermometry
本文测量了真空条件下悬浮在环形Paul阱中的金刚石中氮空位中心的电子自旋共振（ESR）谱。我们观察到的ESR谱的NV中心嵌入微米级金刚石在真空压力下降到$2\times 10^{-1}$毫巴，由绿色激光加热的金刚石的限制。我们还观察到NV的光致发光在真空压力下降到$10^{-2}$毫巴，并讨论了超高真空下控制NV自旋所需的步骤。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Photon antibunching in the fluorescence of individual color centers in diamond
我们在室温下观察到金刚石单N-V心发射的荧光中的光子反聚束现象。讨论了用这种固态系统产生可重复单光子的可能性
2000-07-12 quant-ph
Plasmonic resonators for enhanced diamond NV- center single photon sources
我们提出了一种新的非经典光源，包括等离子体孔径与单晶金刚石含有一个单一的氮空位（NV）色心。优化结构的理论计算表明，这些器件可以同时提高光抽运效率7倍，自发发射率Fp ~ 50（Purcell因子），收集效率高达40%.这些激发和收集增强发生在宽范围的波长（~ 30 nm）内，并且在NV中心的激发（~ 530 nm）和发射（~600- 800 nm）光谱中可根据器件几何形状独立调谐。在大块金刚石晶体中采用自上而下的技术实现该系统将为无数的金刚石NV中心应用提供可扩展的架构。
2011-01-24 physics.optics quant-ph
Photophysics of single silicon vacancy centers in diamond: implications for single photon emission
金刚石中的单硅空位色心最近显示出高亮度、窄带宽、室温单光子发射的能力。本工作建立了一个描述铱表面金刚石纳米晶体中单SiV中心的三能级布居动力学模型，包括强度依赖的去搁置过程。此外，我们调查的亮度和光稳定性的单中心，并发现最大单光子速率为6.2 Mcps的连续激发下。我们调查的荧光收集效率和估计的SiV中心的量子效率。
2012-08-09 physics.optics 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
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
Site selective growth of heteroepitaxial diamond nanoislands containing single SiV centers
我们展示了可控制备异质外延金刚石纳米和微结构的硅晶片为基础的铱膜作为主机的单一色心。我们的方法使用电子束光刻，然后反应离子蚀刻图案的碳层形成的偏压增强成核的铱表面上。在随后的化学气相沉积工艺中，图案化区域演变成直径<500 nm且高度约为100 nm的（001）取向的金刚石纳米岛的规则阵列。60 nm。在岛上，我们确定了单一的SiV色中心与窄零声子线下降到1 nm，在室温下。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Materials challenges for quantum technologies based on color centers in diamond
本文综述了基于金刚石色心（尤其是NV中心）的量子技术所面临的主要材料科学挑战与机遇，涵盖表征、生长、缺陷控制及制造等关键环节。
2021-06-22 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
Data-Driven Review and Machine Learning Prediction of Diamond Vacancy Center Synthesis
University of Aveiro（阿威罗大学）；Intelligent Systems Associate Laboratory (LASI)（智能系统联合实验室）；Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores - Microssistemas e Nanotecnologia（系统工程与计算机研究所-微系统与纳米技术）；IPFN, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院物理核研究组）；DECN, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院化学工程与工艺系）；Trent University（特伦特大学）
本文通过数据驱动方法和机器学习预测，分析钻石空位中心合成方法及其参数，以提高材料性能和应用效果。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum networks based on color centers in diamond
随着传输和处理量子信息的能力，大规模量子网络将实现一系列全新的应用，从量子通信到分布式传感、计量和计算。这个观点回顾了量子网络节点和钻石中的色心作为合适的节点候选者的要求。我们简要概述了最先进的量子网络实验采用钻石色心，并讨论了未来的研究方向，特别是集中在量子比特的控制和相干性，分布和存储纠缠态，并在有效的自旋光子接口。我们讨论了一条将钻石中的色心与其他光子材料相结合的大规模集成器件的路线，并展望了未来现实的量子网络协议实现和应用。
2021-05-10 quant-ph
Radiofrequency response of the optically detected level anti-crossing signal in NV color centers in diamond in zero and weak magnetic fields
Ioffe Institute（约费研究所）
研究钻石中NV色心在零磁场和弱磁场下光学探测能级反交叉信号对准共振射频场的响应，揭示其复杂结构由Autler-Townes分裂解释，并探讨了通过外部磁场低频调制控制信号参数的可能性。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Influence of a static magnetic field on the photoluminescence of an ensemble of Nitrogen-Vacancy color centers in a diamond single-crystal
本文研究了金刚石晶体中氮空位色心系综的电子自旋共振。晶格中NV中心的四种可能取向导致对外部静态磁场的大小和取向的不同依赖性。用连续微波激励得到的实验结果与模拟吻合得很好。此外，我们还观察到，当外加磁场时，NV色心的平均辐射寿命也发生了变化。这种变化是由mS = 0和mS = $\pm$ 1之间的混合的NV-中心的自旋状态具有不同的辐射寿命，由于磁耦合。这些结果对于广泛的应用是有意义的，例如具有高密度NV中心系综的基于自旋共振的磁力测量
2009-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Controlling single diamond NV color center photoluminescence spectrum with a Fabry-Perot microcavity
我们提出的理论和实验结果的单缺陷中心嵌入在平面介质微腔中的金刚石纳米晶体的荧光。从理论的角度来看，我们表明，使用中等数值孔径显微镜物镜的整体荧光收集效率可以通过使用低品质因数微腔来提高。这可以用于特别是低温应用中的数值孔径的收集显微镜物镜是有限的，由于实验的限制。我们实验研究了从一个单一的中心发射的光的荧光光谱的控制。我们发现室温宽带发射光谱的同时变窄和荧光光谱密度的增加。
2010-10-05 physics.optics quant-ph
Single-photon emission from Ni-related color centers in CVD diamond
金刚石色心具有室温下长时间稳定发光的特性，是实现单光子源的理想材料。受欢迎的氮空位中心显示单光子发射，但在大的声子展宽光谱（~ 100 nm）内，这强烈限制了其在量子通信中的应用。相比之下，镍相关的中心在室温下表现出窄的发射线。本文研究了离子注入Ⅱ a金刚石单晶产生的Ni和Si单色心。我们使用的系统变化的离子剂量在10^8/cm ^2和10^14/cm ^2之间，能量在30 keV和1.8 MeV之间。Ni相关中心在近红外光谱范围（~ 770 nm至787 nm）内显示出具有小线宽（~ 3 nm FWHM）的发射。强度关联函数的测量证明了单光子发射。饱和度测量产生77.9 kcounts/s的相当高的饱和计数率。极化相关的测量表明存在两个正交的偶极子。
2010-06-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optical switching of resonance fluorescence from a single germanium vacancy color center in diamond
可扩展的量子光子网络需要量子发射器的相干激发。然而，许多固态系统可以经历到抑制荧光的暗搁置状态的转变。在这里，我们证明了使用弱非共振激光的受控门控，共振激发可以恢复和放大单个锗空位（GeVs）。采用门控共振激发，我们实现了光学稳定的共振荧光的GeV中心。我们的研究结果是至关重要的部署钻石色心作为可靠的积木可扩展的固态量子网络。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
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
Modeling of radiative emission from shallow color centers in single crystalline diamond
金刚石中的光学活性缺陷被广泛用作量子传感、计算和通信的明亮单光子源。对于许多应用，将发射器放置在金刚石表面附近是有用的，其中发射器的辐射特性被其介电环境强烈地修改。众所周知，电偶极子的辐射功率随着发射体接近具有较低折射率电介质的界面而减小，从而导致辐射寿命的增加。对于晶体固体中的发射体，这种效应的建模需要考虑晶体取向和表面切割的方向，这会极大地影响发射特性。在本文中，我们提供了一个框架，用于分析浅（<100 nm）缺陷的发射率，其中光学跃迁来自垂直于其自旋轴的平面中的电偶极子。本文计算了（100）、（110）和（111）切面金刚石色心的深度辐射寿命，并将其推广到金刚石中的其他空位缺陷。
2023-02-13 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Imaging crystal stress in diamond using ensembles of nitrogen-vacancy centers
提出了一种用于含氮空位（NV）心薄表面层金刚石的微米分辨率毫米视场应力成像方法。在这种方法中，我们重建应力张量元素在一个二维的视野从NV光学检测磁共振（ODMR）光谱。我们使用这种技术来研究应力不均匀性如何影响NV磁力测量性能，并显示NV应力成像是如何评估这些影响的有用和直接的方法。这种用于映射金刚石应力的新工具将有助于优化NV金刚石传感，在物理和生命科学中具有广泛的应用。
2019-08-26 physics.optics quant-ph
Optimization of the double electron-electron resonance for C-centers in diamond
钻石中的NV中心推荐自己作为环境场的良好传感器以及钻石杂质的检测器。特别地，C-中心，通常也称为${{p}_{1}}$ -中心，可以通过双电子-电子共振检测。该共振可用于测量C中心浓度。在这里，我们测量了几个金刚石板中的C-中心的浓度，并研究了NV中心的自由进动时间对测量的双电子-电子共振谱中观察到的对比度的影响。还讨论了共振振幅和宽度对C中心浓度以及C中心驱动和NV中心$π$脉冲长度的依赖关系。确定每个C中心浓度的最佳无对比度进动时间，显示出与C中心浓度和NV中心${{T}_{2}}$时间的强相关性。
2021-11-04 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Adjoint-optimized nanoscale light extractor for nitrogen-vacancy centers in diamond
我们设计了一个纳米级的光提取器（NLE）的有效的出耦合和发射的宽带光的浅，带负电荷的氮空位（NV）中心在大块金刚石。NLE由金刚石上的图案化硅层组成，并且不需要对金刚石表面进行蚀刻。我们的设计过程是基于伴随优化使用宽带时域模拟和产量结构，固有的定位和制造误差的鲁棒性。我们的NLE功能类似于NV中心的传输天线，将从位于金刚石表面以下10 nm处的NV中心提取的光功率提高了35倍以上，并将光发射到远场的+/-30°锥体中。这种光提取方法可以很容易地适用于其他固态色心。
2020-10-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Large-Scale GaP-on-Diamond Integrated Photonics Platform for NV Center-Based Quantum Information
我们提出了芯片级的传输测量的三个关键组成部分的GaP-on-Diamond集成光子学平台：波导耦合盘谐振器，定向耦合器和光栅耦合器。我们还提出了证明的原则测量表明氮空位（NV）中心发射耦合到选定的设备。所展示的器件性能、均匀性和产量使该平台处于有利地位，可以利用钻石中的NV中心实现基于测量的量子信息协议。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient photon detection from color centers in a diamond optical waveguide
使用钻石色心的实验的一个常见限制是由于钻石界面处的折射导致显微镜物镜的光子收集效率差。我们提出了一种简单而有效的技术来检测大部分的光子发射的彩色中心内的平面钻石样品通过检测光，通过全内反射引导到钻石的边缘。我们描述了一个原型设备使用这种“侧收集”技术，它提供了约47%的光子收集效率和约39%的光子检测效率。我们应用增强的信噪比从侧收集到AC磁力使用合奏的氮空位（NV）色心，并证明了100 pT/ \sqrt{Hz}的AC磁场灵敏度，在原型侧收集设备中的附加噪声的限制。技术优化应允许使用侧收集技术在光子收集和检测效率以及亚皮特斯拉NV-金刚石磁场灵敏度方面的显著进一步改进。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Diamond-Photonics Platform Based on Silicon-Vacancy Centers in a Single Crystal Diamond Membrane and a Fiber-Cavity
我们实现了一个潜在的平台，一个有效的自旋光子接口，即带负电荷的硅空位中心的金刚石膜耦合到一个完全可调谐的，基于光纤的，光学谐振器的模式。我们证明，引入薄（$\sim 200 \, \text{nm}$），单晶金刚石膜的谐振腔的模式不会改变腔的属性，这是一个有效的自旋光子接口的关键点之一。特别是，我们观察到恒定的高精细度值高达$3000$和线性分散在膜的存在下。我们观察到了增强因子为$\sim 1.9$的SiV $^{-}$中心系综的腔耦合荧光。此外，从我们的调查中，我们提取的合奏吸收和外推的吸收截面$(2.9 \, \pm \, 2) \, \cdot \, 10^{-12} \, \text{cm}^{2}$为一个单一的SiV $^{-}$中心，比以前报道的高得多。
2019-03-15 physics.app-ph physics.optics 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
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
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
Diamond nano-pyramids with narrow linewidth SiV centers for quantum technologies
金刚石色心是一种适用于量子技术应用的多功能固态类原子系统。特别地，带负电荷的硅空位中心（SiV）可以在低温下在块状金刚石中表现出窄的光致发光（PL）线和寿命有限的线宽。我们提出了一个低温化学气相沉积（CVD）生长的金刚石纳米金字塔含有SiV中心的研究。的PL光谱具有散装的零声子线与合奏的SiV中心，线宽低于10 GHz，这表明非常低的晶体应变，这样的纳米物体。
2018-04-16 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
Extending spin dephasing time of perfectly aligned Nitrogen-Vacancy centers by mitigating stress distribution on highly misoriented chemical-vapor-deposition diamond
本文提出通过增大（111）金刚石衬底偏轴角来缓解CVD金刚石薄膜应力分布，从而延长完美取向NV中心系综的T2*，为高灵敏度量子传感器提供高质量金刚石合成方法。
2023-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Bunching and antibunching from single NV color centers in diamond
我们研究了金刚石中单个N-V心发射的荧光光子与光激发功率之间的相关性。自相关函数在短时间内显示出明显的光子反聚束，证明了发射中心的唯一性。我们还报告了光子聚束效应，其中涉及到一个陷阱的水平。用速率方程对N-V中心能级的布居进行了分析，结果表明速率方程系数与强度有关。
2000-10-11 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
Scalable on-chip integration of diamond color centers for cryogenic quantum photonics
Yokohama National University（横滨国立大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Hiroshima University（广岛大学）
本文提出了一种芯片集成的钻石光子晶体腔，包含氮空位中心，通过边缘耦合光纤观察到NV中心发射的Purcell增强，展示了钻石色心的低温操作，为可扩展的钻石量子通信平台奠定基础。
2026-04-08 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
Group III Quantum Defects in Diamond are Stable Spin-1 Color Centers
钻石中的色心已经成为一系列量子技术的主要固态人造原子，从量子传感到量子网络。目前正在进行协调一致的研究活动，以确定新的色心，这些色心将金刚石中氮空位（NV $^-$）的稳定自旋和光学性质与硅空位（SiV $^-$）中心的光谱稳定性相结合，最近的研究确定了具有优越性质的其他IV族色心。在这封信中，我们调查了一类新的金刚石量子发射器的第一原理，第三组色心，我们证明是自旋稳定的，电场不敏感的结构。从从头算电子结构的方法，我们表征的产品Jahn-Teller（pJT）的效果存在于这些第III族色心的激发态的歧管，在那里我们捕捉到与强电子-声子耦合相关的破坏性扭曲。这些预测可以指导III族空位中心的实验鉴定及其在量子信息科学和技术中的应用。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
Review Article: Quantum Nanophotonics in Diamond
在过去的十年里，在开发用于传感、量子信息处理和量子基础测试的金刚石色心方面取得了巨大进展。这些应用的成功以及光-物质相互作用的基础研究越来越依赖于对色心光学相互作用的改进控制-从更好的荧光收集到与受限单光学模式的有效和精确耦合。已经进行了广泛的研究工作，通过先进的金刚石纳米纤维来满足这些需求。这篇综述将涵盖金刚石纳米和微光子结构的最新进展，用于有效的光收集，色心到纳米腔耦合，金刚石器件与其他材料系统的混合集成，以及使这些复杂的光子金刚石系统成为可能的各种制造方法。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
