量子科技中心_量科网

钻石中的自旋缺陷是构建量子技术的重要基础元件，尤其在“量子传感”与“量子网络”应用中具有突出价值。以氮空位（NV中心）为代表的光学活性自旋环境中形成的电子-核缺陷，可作为量子比特构建更大规模的混合量子寄存器。然而，目前许多此类缺陷尚未被充分表征，制约了其在可扩展器件中的集成应用。本研究提出一种通过邻近NV中心测量来识别自旋缺陷超精细组分及核自旋种类的方法，该方法将零场双电子-电子共振（ZF-DEER）与核-电子-电子三重共振（NEETR）相结合，成功在单自旋水平上表征了两种未知缺陷并获得自洽结果。这些结果为通过第一性原理计算解析缺陷结构提供了依据，最终识别出一种新型氢缺陷结构，并与先前发现的氮缺陷结构实现精确匹配。基于NEETR方案，研究人员进一步实现了氢缺陷核自旋量子比特的初始化、幺正操控及长寿命相干性（T₂=1.0(3)毫秒）。该工作建立了一套可扩展混合电子-核寄存器可用缺陷库的表征与控制框架，为室温条件下“量子传感”“量子网络”及原子级磁共振成像等应用开辟了新途径。