具有近单位读出保真度的腔耦合固态传感器色散读出

基于金刚石中氮-空位(NV)色心系综的固态量子传感器,已成为高精度计量领域的强大平台。通过将NV系综与腔量子电动力学(cQED)构型中的微波腔模耦合,可实现超越传统光学检测局限性的自旋读出,达到亚皮特斯拉级的磁灵敏度。然而,由于自旋饱和与功率展宽,现有的连续波cQED方法仍远未达到本征自旋投影噪声极限。该团队引入了一种色散cQED读出技术,以克服NV系综传感中的这些根本性限制。该研究建立了一个描述色散相互作用的全面理论框架,并分析了强耦合NV-腔系统在时域中的动力学特性。研究结果表明,使用商用金刚石NV系综可实现近乎完美的逆读出保真度以及飞特斯拉级灵敏度。重要的是,该色散读出技术展现出独特的灵敏度缩放规律,即随自旋数N的增加按1/N比例提升,这为固态自旋传感器趋近标准量子极限提供了一条实用路径。
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提交arXiv: 2026-05-24 16:15

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