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基于光探测核磁共振的精密测量对自旋跃迁频率的绝对偏移具有极高的灵敏度，在基础物理实验和惯性传感中具有潜在应用。该团队研究了金刚石中的¹³C核自旋，作为固态实现的候选系统，这有望在毫特斯拉或更低磁场下对大量相干核自旋进行高保真度读出。该工作展示了一种技术，可实现对约10¹⁶个极化核自旋的大集合进行光学极化和读出。该方法利用微波频率扫描下的态选择性Landau-Zener跃迁，在氮-空位（NV）电子自旋与远程¹³C核自旋之间双向传递自旋极化。使用氮密度约为0.5–10 ppm的天然同位素丰度金刚石，该团队进行了光探测¹³C拉姆齐（Ramsey）光谱学测量，并实现了超过0.5%峰-峰值的核自旋依赖荧光对比度。研究人员观察到核自旋退相时间T₂* ≈ 2毫秒，该时间在同核偶极去耦下仅略有改善，表明其受限于附近NV电子自旋的纵向自旋弛豫。该工作研究了光学读出的磁场依赖性，发现在8–20 mT磁场范围内，对比度和退相时间相当。该方法可被解释为一种重复读出类型，其中每个NV中心在核自旋退极化前光学读出约100个核的自旋状态。