温度灵敏度为N-V和N-V的地面状态变形体
Sean Lourette1,2, Andrey Jarmola1,2, Victor M Acosta3
1Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA.
我们精确地测量了两个同位素的不同温度的空 (NV) 中心自旋频率. 这项研究是开发强大的钻石量子传感器的关键,这些传感器对环境变化不那么敏感.
科学领域:
- 量子信息科学 量子信息科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 钻石物理学 钻石物理学
背景情况:
- 钻石中的空 (NV) 中心是量子传感的有希望的量子比特.
- 了解它们的自旋特性,特别是同位素差异和温度依赖性,对于设备的稳定性至关重要.
- 之前的研究并没有对这两种主要的同位素在广泛的温度范围内全面描述这些参数.
研究的目的:
- 精确测量14N-NV和15N-NV中心的电子和核旋转过渡频率.
- 为了确定关键合参数 (Q,D,A‖,A) 的温度依赖,从77K到400K.
- 为开发稳定,环保的基于核旋转的钻石量子传感器提供必要的数据.
主要方法:
- 使用拉姆西干涉度测量用于旋转过渡频率测量.
- 用于核和电子旋转的直接光学读取.
- 在14N-NV和15N-NV中心进行测量,温度范围为77400 K.
主要成果:
- 提取和量化合参数 (Q,D,A‖,A) 和它们对两种同位素的温度依赖.
- 测量核旋转过渡温度依赖为0.52(1) ppm/K的14N-NV和 -1.1(1) ppm/K的15N-NV在室温附近.
- 在零场分裂参数D中观察到约120kHz的同位素变化,并鉴定了由于横向磁场导致的核自旋频率的变化.
结论:
- 精确确定了14N-NV和15N-NV中心的关键旋转参数及其温度依赖.
- 这些发现为下一代钻石量子传感器的设计提供了必不可少的全面数据集.
- 结果使得能够开发出对环境波动敏感度显著降低的传感器.
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