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该研究团队报告了一种关于金刚石中氮空位（NV）色心光电响应的数学模型，该模型可应用于传感和量子信息科学领域。虽然该模型针对金刚石中的NV中心设计，但经过微调后也可适用于其他半导体固态量子比特。在该模型中，研究人员通过生成与复合动力学机制，涵盖了载流子的漂移与收集过程以及其他缺陷的影响。尽管氮空位缺陷的光致发光读出及其相关动力学已在实验和理论上得到广泛研究，但迄今尚未有包含上述效应的光电流读出的精确模型。 在该工作的理论描述中，研究团队采用了一个包含mS=0、mS=±1基态与激发态、单重态以及NV0中性态的多能级系统。同时讨论了取代氮（NS）的存在——例如通过顺磁自旋浴决定自旋相干性——以及受主缺陷的影响。该团队模拟了所有电子子能级随时间变化的占据情况，并通过玻尔兹曼输运方程考虑了电子电荷传输过程，从而获得了关于电荷态跃迁和复合动力学的信息。研究计算了光探测磁共振（ODMR）与光致磁共振（PDMR）响应及其量子效率，并据此确定了包括最高自旋对比度在内的量子比特操作最优参数空间，特别关注了这些参数与NS存在的关联性。该模型已获实验验证，有望成为优化NV量子比特光电读出性能的有效工具。