利用氮空位中心中的电离动力学实现快速、高对比度的自旋和电荷态初始化

该团队提出并实验验证了一种方法,可显著提高金刚石中氮-空位(NV)色心自旋测量的灵敏度,该方法可便捷地应用于现有量子传感实验。尽管该缺陷的电荷态跃迁通常被视为需要避免的寄生效应,但该团队在此证明,这些跃迁可用于显著提升NV色心的自旋对比度——这是实现高灵敏度磁力测量和高保真度状态读取的关键参数。该方案包含两步流程:首先通过强激光脉冲纯化缺陷的电荷态,随后采用弱光照射以获得高自旋极化。该团队观察到读取对比度相对提升了17%,并推断初始化误差降低了50%以上。对比度增强的同时,读取信号也出现了有益提升。对于高分辨率磁力测量中常见的长序列持续时间,该团队提取到测量速度提升超过1.5倍,并发现该技术对任意持续时间的序列均有益处。此外,该团队的研究结果深入揭示了NV色心的电荷与自旋极化动力学机制,并为固态自旋中心的光学直接读取、自旋-电荷转换读取及电学读取提供了可操作的见解。

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提交arXiv: 2026-05-13 13:05

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