Photon antibunching in the fluorescence of individual color centers in diamond
Rosa Brouri, Alexios Beveratos, Jean-Philippe Poizat, Philippe Grangier
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
We have observed photon antibunching in the fluorescence light emitted from a single N-V center in diamond at room temperature. The possibility of generating triggerable single photons with such a solide state system is discussed
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
On the Relationship Between Antibunching and Entanglement in Resonance Fluorescence
研究通过实验从单个被捕获原子的抗 bunching 荧光中提取出纠缠光子对，验证了抗 bunching 与光子纠缠之间的直接联系，统一了非经典光的两个典型特征。
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。
Fluorescence antibunching microscopy
利用光的量子特性突破显微镜的衍射极限是近年来研究的热点。我们提出了一种基于荧光标记物的非经典发射统计的量子超分辨技术，该荧光标记物通常用作生物成像的对比标记物。该技术可以容易地使用标准荧光显微镜设备来实现。
Photon-antibunching in the fluorescence of statistical ensembles of emitters at an optical nanofiber-tip
本文研究了由光学探针近场激发的冷原子统计系综所发射光的光子统计特性。原子间的偶极-偶极相互作用在如此短的距离上抑制了多个光子的同时发射，并导致光子的反聚束。我们考虑一个平均原子数的顺序和处理泊松混合的一个和两个原子，包括偶极-偶极相互作用和集体衰变。在量子蒙特卡罗模拟中模拟了原子态的时间轨迹，由此导出了$g^{(2)}$ -光子自相关函数。一般的结果可以适用于任何统计合奏的发射器是相互作用的偶极-偶极相互作用。
The Origin of Antibunching in Resonance Fluorescence
外延量子点已经成为最好的单光子源之一，不仅用于光子量子技术，而且用于测试量子光学的基本性质。在这一领域的一个有趣的观察是，在共振连续波激发下的二能级系统与非自然线宽的光子的散射。特别是，一个悬而未决的问题是，这些亚自然线宽的光子是否同时表现出反聚束作为单光子发射的证据。在这里，我们表明，这种同时观察亚自然线宽和反聚束是不可能的简单的共振激发。首先，我们独立地确认单光子字符和亚自然线宽演示反聚束在Hanbury布朗和Twiss型设置和使用高分辨率光谱，分别。然而，当用二能级系统激发态均匀线宽量级的滤波器带宽对相干散射光子进行滤波时，反聚束凹陷在相关测量中消失。我们的实验工作是一致的，最近的理论研究结果，解释反聚束的相干散射和弱非相干信号之间的光子干涉在一个歪斜的压缩状态。
Transition from antibunching to bunching for two dipole-interacting atoms
当原子间距减小而其他参数保持不变时，具有偶极-偶极相互作用的二能级原子系统的共振荧光存在从光子反聚束到聚束的跃迁。我们给出了一个简单的解释的基本机制，在原则上也可以适用于其他系统。PACS编号42.50.Ar、42.50Fx
Quantum superresolution in fluorescence microscopy
阿贝在140年前提出的光学衍射极限，对经典光学中的成像分辨率施加了限制。在过去的二十年里，已经提出了许多理论方案，利用光的量子特性来克服光学成像中的衍射障碍。然而，亚衍射极限量子成像的实验实现仍然难以捉摸。在这里，我们展示了一种量子成像方法，利用非经典光自然产生的荧光显微镜由于光子反聚束，一个根本的量子现象，禁止同时发射多个光子。使用光子计数数码相机，我们检测反聚束诱导的二阶和三阶强度相关，并在标准宽场荧光显微镜进行亚衍射极限量子成像。
Photon correlation vs interference of single-atom fluorescence in a half-cavity
本文研究了激光激发的单离子在镜前的光子关联。通过改变离子与反射镜之间的相对距离，光子相关统计可以从反聚束最小值平滑地调谐到类聚束最大值。我们的分析关注的离子镜相互作用的非马尔可夫制度，并揭示了在半腔干涉仪场的建立。
Light from an ion crystal: bunching or antibunching?
光子统计将光源分为三种不同的类别，其特征在于聚束、反聚束或不相关的光子到达时间。单个原子、离子、分子或固态发射体显示光子的反聚束，而经典热源显示光子聚束。在这里，我们展示了一个自由空间中的光源，光子统计取决于观察的方向，经历了光子聚束和反聚束之间的连续交叉。我们采用两个囚禁离子，观察它们的荧光连续激光激发下，并记录空间分辨的自相关函数$g^{(2)}(τ)$与可移动的Hanbury布朗和Twiss检测器。改变探测器的位置，我们发现一个最小值的反聚束，$g^{(2)}(0) = 0.60(5)$和最大值的聚束$g^{(2)}(0)=1.46(8)$，表明该源辐射的光从根本上不同的类型一样。观测到的自相关函数的变化被理解在迪克模型预示纠缠态和观测到的最大值和最小值建模，考虑到独立测量的实验参数。
Strong antibunching photons/photon pairs emission in two atoms cavity QED system with the Van der Waals interaction
本文提出利用双原子腔QED系统中的范德华相互作用，通过相消干涉抑制双光子激发，实现了高纯度反聚束光子及光子对的发射，有望提升量子光源效率。
Nonclassical radiation from diamond nanocrystals
研究了含单一氮空位（NV）色心的金刚石纳米晶荧光的量子特性。我们在很低的背景光下观察到了光子反聚束。因此，该系统是按需产生单光子的非常好的候选者。此外，我们已经测量了更大的NV中心的寿命在纳米晶体比在散装，在一个简单的量子电动力学模型的良好协议。
Diamond chemical vapor deposition on optical fibers for fluorescence waveguiding
已经开发了一种用于在光纤端面上沉积金刚石晶体并将金刚石中的光学活性缺陷产生的荧光捕获到光纤中的技术。这封信详细介绍了金刚石在光纤上的生长和荧光从金刚石中的氮空位（N-V）色心通过光纤的传输。在化学气相沉积（CVD）生长过程中纳入的缺陷浓度的控制也被证明。这是发展基于金刚石中光学活性缺陷中心的光纤耦合单光子源的第一个关键步骤。
Joint subnatural-linewidth and single-photon emission from resonance fluorescence
共振荧光-当共振激发二能级系统时发出的光-是一种流行的量子源，因为它似乎继承了驱动激光的光谱特性和二能级系统的统计特性，从而提供了一种亚自然线宽的单光子源。然而，这两种性质实际上在共振荧光中并不共存，因为检测到这些反聚束光子的光学目标本身将是光谱宽的并且不会受益于光谱窄的源，或者与源在光谱上匹配，但在这种情况下反聚束将被破坏。我们首先通过场发射的分解来解释这种失败，以及它如何受到频率分辨率的影响。然后，我们将展示如何恢复所寻求的联合亚自然线宽和反聚束特性，通过干涉共振荧光输出与相干光束。最后，我们讨论如何最终产生的信号，以这种方式具有一种新型的量子相关性，与高原的反聚束，抑制更强烈的密切的光子对。这就引入了理想单光子源的新概念。
Excitonic Coupling and Photon Antibunching in Venus Yellow Fluorescent Protein Dimers: A Lindblad Master Equation Approach
本文利用 Lindblad 主方程框架模拟金星黄色荧光蛋白二聚体动力学，通过预测多飞秒退相干产生的明暗态混合，调和了强激子耦合与光子反聚束共存现象，且无需引入长寿命量子相干性。
Quantum interference of resonance fluorescence from Germanium-vacancy color centers in diamond
来自量子发射器的共振荧光是提取不可区分光子的理想来源。利用交叉偏振抑制激光散射，在低温下观察到了GeV级金刚石色心的共振荧光。利用$T_2/2T_1\sim0.86$的傅里叶变换限制线宽发射允许基于单个GeV色心的双光子干涉。在脉冲激发下，24 ns分离的光子表现出$0.604\pm0.022$的Hong-Ou-Mandel可见度，而连续波激发导致1.05辐射寿命的聚结时间窗口。再加上自旋态的单次读出，它为构建具有GeV钻石色心的量子网络铺平了道路。
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。
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。
Photon statistics and dynamics of Fluorescence Resonance Energy Transfer
我们报告的高时间分辨率测量的光子统计对染料分子耦合的荧光共振能量转移（FRET）。除了量子光学光子反聚束，我们观察到光子聚束的时间尺度为几纳秒。我们通过数值模拟表明，耦合荧光团系统中的配置波动可以解释我们的数据从基本福斯特理论的预测微小的偏差。通过进一步的表征，我们相信FRET光子统计可以为研究10^-9到10^-3 s时间尺度上的DNA力学提供一个独特的工具。
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。
Fluorescence thermometry enhanced by the quantum coherence of single spins in diamond
基于金刚石中氮空位（NV）中心的自旋相关光致发光，我们展示了灵敏度接近10 mK Hz ^（-1/2）的荧光测温技术。这些技术使用动态解耦协议将NV中心的自旋共振频率中的热诱导位移转换成其荧光的大变化。通过减轻与附近核自旋的相互作用并促进选择性热测量，这些协议将可用于测温的自旋相干时间提高了45倍，相当于NV中心温度灵敏度提高了7倍。此外，我们证明了这些技术可以应用在一个广泛的温度范围内，并在有限和近零磁场环境。这种多功能性表明，单自旋的量子相干性实际上可以用于各种生物和微尺度系统中的灵敏测温。
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。
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。
Nano-fabricated solid immersion lenses registered to single emitters in diamond
我们描述了一种技术，用于制造微米和纳米结构，将荧光缺陷在金刚石的位置精度在数百纳米。使用共聚焦荧光显微镜和聚焦离子束（FIB）蚀刻，我们首先定位一个合适的缺陷相对于金刚石表面上的注册标记，然后使用这些坐标蚀刻的结构。我们在这里展示的技术，通过蚀刻一个8微米直径的半球定位，使一个单一的带负电荷的氮空位缺陷位于其起源。这种类型的结构通过消除金刚石-空气界面处的折射和像差损失来增加光子收集效率。我们对制造前后的荧光光子计数率进行了直接比较，并观察到由于半球的存在而增加了8倍。
Microwave Photon Antibunching at the Modulation of the Resonance Frequency of a Qubit Emitter
研究了量子比特在微波和射频场激发下共振荧光中的统计光子。已经确定的是，在微波光子的发射和吸收的每个行为中允许RF光子的多光子发射和吸收的量子比特的相干耗散动力学导致光子聚束和反聚束的周期性交替。研究表明，通过改变射频场的参数，周期性变化的统计光子可以平滑地转换为纯亚泊松统计。确定了二阶关联函数光子振荡的“振荡复苏”条件。所描述的效果可以在自旋和超导量子比特、量子点和量子比特-机械混合系统上实现。
Nanoscale fluorescence lifetime imaging with a single diamond NV center
固态量子发射体，例如人工工程量子点或固体中天然存在的缺陷，正在被研究用于从量子信息科学和光电子学到生物医学成像的应用。最近，这些相同的系统也从纳米计量学的角度进行了研究。在这封信中，我们研究的近场光学性质的金刚石晶体托管一个单一的氮空位中心。我们发现氮空位中心是周围电磁模式结构的灵敏探针。我们利用这种敏感性，以证明纳米级荧光寿命成像显微镜（FLIM）与一个单一的氮空位中心成像的光学天线的局部态密度。
Quantum Fluctuations of a Single Trapped Atom: Transient Rabi Oscillations and Magnetic Bistability
分离单个原子并监测其共振荧光是研究辐射与物质相互作用中量子效应的有力工具。在这里，我们提出了一个孤立的中性原子存储在磁光阱的量子动力学的观察。通过原子共振荧光中的光子关联，我们证明了与原子瞬态拉比振荡相对应的光子反聚束现象。通过对偏振敏感的光子关联，我们展示了一个新的解决量子涨落的例子：原子的自发磁取向。这些效应只能用单个原子观察到。
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。
Enhanced spin state readout of Nitrogen-Vacancy centers in diamond using IR fluorescence
近年来，金刚石中的氮空位（NV）中心已被用于从纳米级NMR到量子计算的广泛应用。这些应用强烈依赖于NV中心的自旋状态的有效读出，这是目前有限的。在这里，我们提出了一种方法来读取NV中心的自旋状态，使用单重态流形中的弱光学跃迁。我们数值计算了使用这种技术从每个自旋状态收集的光子数，并表明自旋读出信噪比的数量级增强是预期的，使单次自旋读出触手可及。因此，该方法可以导致普遍存在的基于NV的感测应用的灵敏度的数量级增强，并且消除了将NV用于量子信息处理的主要障碍。
Prediction and measurement of the size-dependent stability of fluorescence in diamond over the entire nanoscale
非细胞毒性金刚石纳米颗粒中的荧光缺陷是量子计算中的量子比特、生物医学成像中的光学标记和磁力测量中的传感器的候选者。对于每种应用，这些缺陷需要是光学和化学稳定的，并且以合适的浓度（单个或大量）包含在单个颗粒中。在这封信中，我们结合模拟，理论和实验，提供第一个全面和通用的预测的尺寸，温度和氮浓度依赖的光学活性NV缺陷的稳定性纳米金刚石。
Stable single photon source in near infrared
由于其无与伦比的光稳定性，固体中的缺陷可能是单光子源的理想候选者。在这里，我们报告单光子的光激发钻石中尚未探索的缺陷，镍-氮复合物（NE 8）中心的产生。该缺陷最显著的特征是其室温下的发射带宽为1.2 nm。该缺陷的发射波长约为800 nm，这适用于通信光纤。此外，在该光谱区域中，几乎没有检测到来自金刚石块体材料的背景光。因此，实现了反聚束测量中的高对比度。
Room temperature stable single-photon source
本文报道了一种稳定的固态室温单光子源的实现。它基于金刚石晶体中单个氮空位（NV）色心的荧光。在连续和脉冲激发下的荧光中都观察到了反聚束现象。我们的源每秒提供2*10^4个单光子脉冲，激发重复率为10 MHz。与强衰减相干源相比，双光子脉冲的数量减少了五倍。
Fabrication of single nickel-nitrogen defects in diamond by chemical vapor deposition
采用化学气相沉积法在金刚石中制备了镍氮（NE_8）单缺陷中心。在745 nm连续激光激发下，室温下单个缺陷发射出波长为797 nm、线宽为1.5 nm的单光子脉冲。利用Hanbury-Brown和Twiss干涉仪研究了单中心光子的反聚束效应。共聚焦图像显示，在合成的薄膜中，每平方厘米约有10^6个光学活性位点。在人造金刚石中制备NE 8基单光子源对于光纤量子密码学具有重要意义。它也可以作为近场光学显微镜的理想点状光源。
Photon Statistics of Filtered Resonance Fluorescence
共振荧光的光谱滤波被广泛用于通过去除不需要的背景来提高单光子纯度和不可分辨性。对于接近发射器线宽的滤波器带宽，预测由于具有不同光子统计的组件的优先传输而导致的复杂行为。我们使用Purcell增强的量子点在弱激发极限和强激发极限下探索了这种机制，发现与扩展的传感器理论模型非常一致。通过仅改变滤波器宽度，光子统计可以在反聚束、聚束或泊松之间转换。我们的研究结果验证了强反聚束和亚自然线宽不能同时观察到，相干散射的性质提供了新的见解。
An integrated atom detector: single atoms and photon statistics
我们展示了一个强大的基于光纤的荧光检测器，完全集成在一个原子芯片上，它检测单个原子传播的指南与66%的效率。我们通过分析光子统计来表征探测器的性能和原子通量。近完美的光子反聚束证明，单个原子被检测到，并允许我们研究超过三个数量级的原子密度的荧光的二阶强度关联函数。
Highly nonclassical phonon emission statistics through two-phonon loss of van der Pol oscillator
在系统中产生非经典波的能力对于量子通信和计算的发展至关重要。在这里，我们提出了一个计划，以产生高度非经典的声子发射统计-反聚束波在量子vanderPol（vdP）振荡器受到外部驱动，单，双声子损失。结果表明，vdP振子的非线性双声子损失对声子反聚束效应有很大的影响，反聚束效应的程度随双声子损失的增加而单调增加，并且可以清楚地识别出具有最佳反聚束效应和单声子发射的参数区域.此外，我们给出了一个深入的洞察到强反聚束的发射声子统计分析计算使用三振子能级模型，这与充分的数值模拟采用主方程的方法和薛定谔方程的方法在弱驱动。反过来，荧光声子发射光谱的vdP振荡器，给出的功率谱密度，也进行了评估。我们进一步表明，高声子发射振幅，同时伴随着强的声子反聚束，是可以实现的vdP系统，这是有益的相关测量在实际的实验。我们的方法只需要一个单一的vdP振荡器，而不需要重新配置的两个耦合的非线性谐振器或复杂的纳米光子结构相比，以前的非常规封锁计划。本方案可以启发其他系统中实现反聚束的方法。
Quadrature squeezed photons from a two-level system
共振荧光是光场与二能级系统相互作用的结果，在量子光学的发展及其应用中起着重要的作用。尽管它的概念简单，但它包含了广泛的有趣现象，如莫洛三重态发射光谱和相干光子发射。共振荧光的一个基本方面，减少了自由空间中原子单光子流的量子涨落，早在30多年前就被预测到了。然而，要求在弱激发状态下操作，加上适度的原子振子强度和低收集效率的组合，继续为观察原子压缩提供严格的实验条件。试图绕过这些问题不得不牺牲反聚束，由于无论是从原子系综或多光子跃迁内的光学腔的前向散射。在这里，我们使用一个人工原子与一个大的光学偶极子，使100倍的光子探测率比自然原子对应物的改善，并达到观察正交压缩在单共振荧光光子的必要条件。利用相位相关的零差强度相关探测，我们证明了共振荧光的电场正交方差比真空涨落的基本极限低3%，而光子统计仍然是反聚束的.压缩和反聚束同时出现是光子的波粒二象性的一个完全非经典的结果。
Cavity-assisted resonance fluorescence from a nitrogen-vacancy center in diamond
针对金刚石氮-空位中心相干光子发射占比低的问题，将其耦合到开放式光学微腔，实现相干发射速率超现有四倍，可大幅提升纠缠成功率并推动量子光学技术应用。
Diamond-optic enhanced photon collection efficiency for sensing with nitrogen-vacancy centers
提出一种金刚石光学设计，通过相对发光面将氮-空位色心的荧光收集量提升3.8(1)倍，与光线追踪模拟一致，从而改善了磁场、电场、压力、温度及旋转等量子传感测量的散粒噪声限制灵敏度。
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。
Coupling of a Single Diamond Nanocrystal to a Whispering-Gallery Microcavity: Photon Transportation Benefitting from Rayleigh Scattering
研究了金刚石薄膜在回音壁-微腔-波导耦合系统中的瑞利散射，发现它对光子输运起着重要作用。一方面，该研究为未来固态腔量子电动力学向强耦合物理方向发展提供了新的思路。另一方面，受益于这种瑞利散射，新的光子输运，如偶极诱导透明和强光子反聚束可以同时发生。作为潜在的应用，该系统可以作为高效率的光子旋转门。相反，[B。Dayan \textit{et al.}，\textrm{Science} \textbf{319}，1062（2008）]，这里提出的光子旋转门高度不受光子的方位角位置的影响。
Revisiting superradiance dynamics from single diamond nanocrystals with a physically consistent model for fluorescence decay
本文提出了一种新的物理一致模型，用于描述单个钻石纳米晶体中超辐射动力学的荧光衰减过程。
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。
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。
Quantum sensing of Lanthandie binding tags with relaxometer of NV center in diamond
本文利用金刚石NV色心弛豫计检测镧系元素结合标签的磁性，实现对LBTs的25 fmol检测限及其与SARS-COVID-2 RBD特异性结合的约1 pmol检测阈值，为皮摩尔级生物标志物检测提供新平台。
Charge State Dynamics During Excitation and Depletion of the Nitrogen Vacancy Center in Diamond
金刚石中氮空位（NV）中心的电荷态动力学在广泛的应用中起着关键作用，但仍然没有完全理解。使用单个ps脉冲和脉冲对，我们定量研究了与单个NV中心的激发和荧光耗尽相关的电荷动力学。我们的脉冲激发方法允许显着的建模简化，并允许我们提取相对速率的激发，受激发射，电离和重组下531 nm和766 nm的照明。通过改变成对脉冲之间的持续时间，我们还可以研究出亚稳态的电离和复合。我们的结果是直接适用于实验采用受激发射耗尽成像，并可用于预测最佳的操作制度，其中激发和受激发射最大化相对于电荷状态切换过程。
Quantum sensing with diamond NV centers under megabar pressures
本研究展示了金刚石NV中心在高达1.4 Mbar高压下的光学探测磁共振，实现了电子自旋相干操控并量化了荧光变化，将量子传感工作压力扩展至兆巴区域，为极端条件下的量子传感提供了新见解。
ODMR on Single TR12 Centers in Diamond
本文在室温下对金刚石中单个TR12中心进行光探测磁共振研究，提出其能级结构并确定十二个不等价取向，同时观测到静态Jahn-Teller效应，为量子传感和量子信息处理应用奠定基础。
Calibration-Free Vector Magnetometry Using Nitrogen-Vacancy Center in Diamond Integrated with Optical Vortex Beam
本文报道了一种新的方法来确定单个氮空位（NV）中心在大块金刚石中的取向，并利用它们实现了具有纳米级分辨率的免校准矢量磁力计。采用光学涡旋光束对[111]取向金刚石的NV心进行光激发和扫描。不同取向的NV中心的扫描荧光图案是完全不同的。因此，可以直接知道关于晶格中的每个NV中心的取向信息，而无需任何校准过程。此外，我们使用三个不同取向的NV中心，以形成一个磁强计和重建的完整矢量信息的磁场的基础上，光学检测磁共振（ODMR）技术。与以往的方案相比，实现矢量磁测量使用NV中心，我们的方法是更有效的，很容易应用于其他NV为基础的量子传感的应用。
Optically detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centers in diamond using two-photon excitation
本研究利用双光子激发技术在室温下观测钻石中氮-空位中心的基态光学检测磁共振，实现了对NV中心分布的成像，并首次展示了双光子激发下的ODMR轨迹，为快速三维量子传感和成像提供了新工具。
Efficient Extraction of Light from a Nitrogen-Vacancy Center in a Diamond Parabolic Reflector
固体中的量子发射器正在开发用于一系列量子技术，包括量子网络，计算和传感。然而，由于大多数主体材料的高折射率，剩余的挑战是差的光子收集。在这里，我们克服了这个限制，通过引入单片抛物面反射器作为一个有效的几何结构，从量子发射器的宽带光子提取和实验证明这种设备的氮空位（NV）中心的金刚石。模拟表明，光子收集效率超过75%的整个可见光谱和实验设备，使用高吞吐量灰度光刻工艺制造，证明了$(48\pm 5)$ %的光子提取效率。该设备实现了$(12\pm 2)$的原始实验效率，荧光检测率高达单个NV中心每秒的$(4.6 - 5.7)\times 10^6$计数。
Initialization and Readout of Nuclear Spins via negatively charged Silicon-Vacancy Center in Diamond
在这项工作中，我们演示了通过带负电荷的硅空位（SiV）电子自旋量子比特的核自旋的初始化和读出。在Hartmann-Hahn条件下，电子自旋极化相干地转移到核自旋。通过SiV的荧光观察核极化的读出。我们还表明，核自旋的相干时间（6毫秒）是有限的电子自旋晶格弛豫由于超精细耦合到电子自旋。这项工作为实现量子硬件的构建块铺平了道路，该量子硬件具有基于SiV色心耦合到持久核存储器的有效自旋光子接口。
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。
Microwave-assisted spectroscopy technique for studying charge state in nitrogen-vacancy ensembles in diamond
介绍了一种微波辅助光谱技术，用于测定金刚石中带负电荷（NV ${}^-$）和中性电荷（NV ${}^0$）的氮空位（NV）中心的相对浓度，并介绍了该技术在研究NV系综中自旋相关电离和提高NV磁强计灵敏度方面的应用。我们的技术是基于选择性地调制NV ${}^-$荧光与自旋状态共振微波驱动器，以隔离，在原位，NV ${}^-$和NV ${}^0$的光谱形状的NV系综样品的荧光的贡献。除了作为一种可靠的手段来表征电荷态比，该方法可以被用来作为一种工具，研究自旋相关的NV系综电离。作为一个例子，我们将微波技术应用于高NV密度的金刚石样品，并发现了一个新的自旋相关电离途径的证据，我们在这里提出的数据的速率方程模型。我们进一步表明，我们的方法可用于增强NV合奏光学检测磁共振（ODMR）的对比度，并可能导致显着的灵敏度增益在NV磁力计占主导地位的技术噪声源，特别是在NV ${}^0$人口是大的。与高NV密度金刚石样品在这里研究，我们证明了高达4.8倍的增强ODMR对比度。这里提出的技术也可以应用于其他固态缺陷，其荧光可以通过微波驱动器选择性地调制。我们证明了这种效用，通过应用我们的方法来隔离室温下的V2型硅空位的V1和V2硅空位在4H碳化硅的合奏光谱特征。
Transform-Limited Photon Emission From a Lead-Vacancy Center in Diamond Above 10 K
本研究报告了金刚石中单个带负电铅-空位（PbV）中心的相干光学性质，发现其在 6 K 下线宽为 39 MHz，且因声子吸收受抑，在高达 16 K 时仍保持近乎变换受限的光子发射，展现出优异的高温鲁棒性。
Enhanced Emission and Two-Photon Interference of Lead-Vacancy Centers in Diamond Solid Immersion Lenses
本文通过固体浸没透镜将金刚石铅空位中心发射增强约10倍，实现窄线宽与双光子干涉，推动其量子网络节点应用。
Coherent Population Trapping of Single Spins in Diamond Under Optical Excitation
在光激发下，金刚石中的单氮空位中心表现出相干布居俘获。对于足够的激发功率，当激光调制频率与基态的2.88 GHz分裂相匹配时，荧光强度几乎下降到背景水平。理论上的结果是很好地描述了一个四能级模型，允许的相对过渡强度，以确定为个别中心。结果表明，在金刚石中实现单自旋的全光控制是可能的。
Broadband Magnetometry and Temperature Sensing with a Light Trapping Diamond Waveguide
固态量子传感器由于其在室温下的优异灵敏度而引起了广泛的兴趣。特别是，金刚石中单个氮空位（NV）色心的自旋特性使其成为环境条件下磁场，电场和温度的杰出纳米级传感器。最近关于基于NV的整体磁力计、惯性传感器和时钟的工作已经采用$N$非纠缠色心来实现高达$\sqrt{N}$的灵敏度改进因子。然而，为了充分实现这种信号增强，需要新的技术来有效地激发并收集来自大NV系综的荧光。在这里，我们介绍了一个光捕获金刚石波导（LTDW）的几何形状，使高荧光收集（$\sim20\%$）和有效的泵浦吸收，实现超过$1$米在毫米大小的设备的有效路径长度。LTDW使得泵浦光子到光学检测的磁共振（ODMR）荧光的转换效率超过$2\%$，这是对先前单程几何结构的\textit{three orders of magnitude}改进。ODMR信号的这种显著增强使得能够在低于$1$ Hz的频率范围内对磁场和温度进行宽带测量，该频率范围是动态解耦技术无法达到的。我们证明了$\sim 1~\mbox{nT}/\sqrt{\mbox{Hz}}$磁场灵敏度为$0.1$ Hz至$10$ Hz，热灵敏度为$\sim 400 ~μ\mbox{K}/\sqrt{\mbox{Hz}}$，并分别估计了$\sim 0.36$ fT/ $\sqrt{\mbox{Hz}}$和$\sim 139~\mbox{pK}/\sqrt{\mbox{H…
Machine-learning-assisted electron-spin readout of nitrogen-vacancy center in diamond
机器学习是一种寻找量子信息处理中隐藏数据模式的有力工具。在这里，我们将这种方法引入到通过单光子收集的金刚石中的电子自旋态的光学读出中，并证明了在室温下提高的读出精度。传统的时间门光子计数求和方法粗略地丢失了所有的时间信息。我们发现，改变门宽度只能优化对比度或状态方差，而不是两者兼而有之。相比之下，机器学习自适应地从时间分辨的荧光数据中学习，并提供最佳的数据处理模型，精心加权每个时间箱，以最大限度地提高提取的信息。实验结果表明，该方法可以修复不完美数据的处理结果，在优化对比度的同时，使自旋读出误差降低7%。注意，这些改进仅涉及记录光子时间轨迹，并且不消耗额外的实验时间，因此它们是鲁棒的和免费的。我们的机器学习方法在精密测量和光学状态检测中有着广泛的应用。
Self-aligned patterning technique for fabricating high-performance diamond sensor arrays with nanoscale precision
如何在纳米尺度上有效地将缺陷中心的产生与光子学结构相匹配，是实现高性能光子器件以及量子传感、可扩展量子系统、量子计算网络等量子技术应用面临的突出挑战之一。在此，我们提出了一种简单的自对准图形化技术，完全基于传统的工程技术，掺杂精度可以达到~ 15 nm。具体来说，我们证明了这种技术，通过制造金刚石纳米柱传感器阵列，这表明高一致性和接近最佳的光子计数，高产量接近理论极限，和高过滤效率为不同的NV中心。结合适当的晶体取向，实现了4.65 Mcps的饱和荧光速率和1900 cps^（-1/2）的最佳报道的荧光依赖检测灵敏度。这种技术适用于所有类似的固态系统，应促进并行量子传感和可扩展的信息处理的发展。
Multicone Diamond Waveguides for Nanoscale Quantum Sensing
本文通过将单个NV中心耦合到优化的多锥金刚石纳米柱波导结构，提高了荧光收集效率，显著改善了光学自旋读出的信噪比，并兼容长工作距离光学系统以提升扫描空间分辨率。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。