用于量子传感应用的ODMR活性缺陷检测量子算法

二维材料中的自旋缺陷是实现量子传感的理想平台。准确模拟缺陷的光学响应及光探测磁共振(ODMR)对比度是筛选合适候选材料的关键。然而现有模拟方法往往难以达到所需精度。该研究团队提出两种量子算法:第一种通过检测自旋投影相同与不同的激发态之间三线态-单线态系间窜越(ISC)速率的不平衡性——这是产生非零ODMR响应的必要条件;第二种通过对比含/不含自旋轨道耦合算符时自旋缺陷的发射光谱,从光谱强度变化反推不同自旋跃迁通道的ISC强度。此外,该工作还基于前人研究改进了缺陷光学响应的评估方案。 研究人员以六方氮化硼中带负电的硼空位为研究对象,通过量子缺陷嵌入理论(QDET)构建了包含18个空间轨道的嵌入式活性空间。结果表明:仅需10^5个逻辑量子比特和2.2×10^8个托佛利门即可检测ISC速率不平衡性。这些方法避免了传统高成本速率计算,能快速筛选具有ODMR活性的候选缺陷,为利用量子模拟开发高性能传感设备开辟了新途径。

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