利用自旋-机械转换对量子系统进行测量

悬浮宏观粒子展现量子力学效应的研究正作为精密传感和检验量子力学的新手段获得广泛关注。金刚石中的氮空位(NV)色心等缺陷具有室温下长相干时间的光学可寻址自旋特性,为研究量子自旋动力学与宏观经典粒子的耦合提供了理想平台。该研究团队通过自旋-机械耦合机制,将自旋系综量子测量结果转化为宿主粒子的宏观旋转。在一系列绿色激光与微波控制脉冲作用下,最终量子比特自旋态与宿主粒子(电悬浮金刚石)之间的耦合会产生扭矩,使粒子偏转弱近红外激光束。研究人员测得超过70%的自旋读出对比度,并实现了相干拉比振荡的脉冲机械检测、自旋回波干涉测量以及T1弛豫过程观测。该工作首次以时间分辨率直接测量出自旋翻转产生的60阿牛顿·米扭矩导致的粒子重定向现象。这项成果为脉冲控制的悬浮自旋-机械系统开辟了新机遇,从提升传感精度到实现宏观量子叠加态都具有重要前景。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-03 01:37

量科快讯