基于三维旋转诱导贝里相的量子陀螺仪
金刚石中的固态自旋缺陷具有长退相干时间及室温光学初始化与读取特性,这使其成为紧凑型固态量子陀螺仪的理想平台。基于氮空位(NV)中心的陀螺仪面临的核心挑战在于:旋转诱导信号微弱,而近共振操作虽能增强响应,却会引发非绝热跃迁,进而削弱累积的几何相位与读取保真度。本研究探索了三维旋转下的悬浮金刚石系统,其中与NV中心耦合的固有14N核自旋作为传感量子比特。该团队证实旋转信息被编码为几何(贝里)相位,并发现了具有强增强相位响应的近共振机制。为抑制由此产生的非绝热泄露,研究人员采用基于加藤规范势的反绝热协议,实现了稳健的几何相位累积,将灵敏度较传统失谐方案提升四个数量级。该工作进一步评估了可实现灵敏度及主要实验限制因素(包括退相干和协议开销),为高性能NV固态量子陀螺仪的发展提供了可行路径。

