量子科技中心_量科网

高能粒子（如自由电子）的散射实验历来被用于揭示物质的量子结构。然而，由于自由电子束与固态量子系统之间固有的弱耦合性，实现两者间的相干相互作用长期未能突破。实现这种相干控制将为结合自由电子与固态量子比特的混合量子平台开辟新途径，从而同步实现量子信息处理与纳米级传感。本研究提出了一种利用金刚石中带负电的氮空位中心（NV-）作为电子束团量子传感器的方案。该团队建立了描述磁性自由电子-量子比特相互作用的Lindblad主方程模型，并确定自旋弛豫测量是探测该相互作用的灵敏手段。在实验方面，研究人员将共聚焦荧光显微镜系统集成至微波电子束团线，通过监测电荷态动力学及其对关键传感性能指标（如自旋读出对比度）的影响，界定了量子传感实验的安全操作参数。通过在受控电子束照射下进行T₁弛豫测量，该工作确定了自由电子-自旋耦合强度的上限。这些成果确立了NV-中心作为自由电子的定量探测工具，为实际条件下的自由电子-量子比特耦合提供了计量学基准，并为利用电子束实现固态量子控制指明了发展方向。