高效且高保真度的浅层钻石氮空位中心电荷初始化
金刚石中的氮空位(NV色心)在常温下展现出长自旋相干时间、光学初始化及光学自旋读出能力,使其成为优异的量子传感器。然而,基于非共振绿光激发的传统电荷态初始化方案存在约30%的显著状态制备误差。提高电荷态初始化保真度的方法之一是采用多色激发——该技术通过数毫秒近红外光(5 mW)与绿光(10μW)的协同作用,已在体相NV色心中实现了接近100%的制备保真度。若将该方案移植至金刚石表层附近(5-15纳米深度)的NV色心,并配合更高效率的光泵浦,将推动纳米级传感领域的多项突破性应用。本研究展示了一种针对浅层NV色心的高效电荷初始化方案。通过对浅层NV色心电荷动力学的研究,该团队在参数空间中识别出可实现近完美(95%)电荷初始化的区域:仅需300微秒的近红外光(1 mW)与绿光(10μW)协同激发。当使用4 mW近红外光与39μW绿光时,达到90%电荷初始化的时间可缩短至10微秒。这种快速高效的电荷初始化方案将解决当前阻碍纳米级传感技术规模化的状态制备误差问题,例如高阶多点关联测量等应用场景。
