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金刚石氮—空位色心温度测量激发激光误差抑制
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作者 欧阳可琛 邢力 +4 位作者 王政 冯晓娟 张金涛 任成 杨星团 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1242-1247,共6页
基于金刚石氮-空位(NV)色心的温度传感技术,通过测量其基态子级之间的零场劈裂值(D)来实现对温度的感测。由于金刚石稳定性高,抗干扰能力强,可制成不同尺寸,NV色心测温方法被视为解决微纳米尺度温度高精度测量难题的一种重要技术途径,... 基于金刚石氮-空位(NV)色心的温度传感技术,通过测量其基态子级之间的零场劈裂值(D)来实现对温度的感测。由于金刚石稳定性高,抗干扰能力强,可制成不同尺寸,NV色心测温方法被视为解决微纳米尺度温度高精度测量难题的一种重要技术途径,具有良好的应用前景。实验测量中,首先使用激光对色心进行电子自旋极化,然后使用微波对电子自旋进行调控,进而探测电子跃迁发出的荧光得到光学探测磁共振(ODMR)光谱,对谱线进行拟合分析获得D值。激光功率波动是重要的实验噪声来源之一,为了获得较高的极化率,需要足够的激光功率,然而较大激光功率下,光功率波动会影响电子自旋极化率,从而降低电子跃迁所发出荧光强度的稳定性,增加光谱的噪声,最终增大数据测量的误差。在常规测量中,不使用任何归一化参考的直接拟合法会将激光功率的波动直接反映在ODMR光谱上。为降低激光功率波动产生的误差,提出了一种特定编码的脉冲序列测量方法,可以在实验过程中获得不受微波调控的光子数参考值,对所探测的受到微波调控的光子数相对于参考值做归一化,从而输出归一化光谱。在实验室搭建的ODMR测量系统上开展了控温300 K的对比实验,考虑对脉冲编码序列两个时间参数的优化,确定了0.8 s的计数时间和0.001 s的准备时间。在不同的激光功率下,分别采用直接拟合法、数学归一化法和脉冲编码归一化法测得三组D值。数据分析结果表明,相较于直接拟合法和数学归一化法,脉冲编码归一化法将激光功率波动引入的噪声有效地抑制到了直接拟合法的62.5%,得到D值的误差从直接拟合法的179 kHz和数学归一化法的165 kHz减小到了56.9 kHz。该方法可为金刚石NV色心测温技术提供一种抑制激发激光功率影响的有效途径,提高D值测量分辨力,为金刚石NV色心测温技术的实用化发展� 展开更多
关键词 氮-空位色心 温度传感 光学探测磁共振谱 激光误差 脉冲编码 归一化
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金刚石集群氮空位(NV)色心自旋态调控设计与实现 被引量:3
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作者 赵敏 秦丽 +4 位作者 马宗敏 王芳 张少文 林朝东 刘俊 《量子光学学报》 北大核心 2016年第4期379-385,共7页
金刚石氮空位(nitrogen vacancy,NV)中心的天然能级系统可以在激光泵浦和微波辐射下进行初始化、量子操控和光学读取。实验中需外加特定激光泵浦和微波辐射来实现对NV色心自旋态的操控,并通过荧光数布居变化来表征自旋态。本文基于LabV... 金刚石氮空位(nitrogen vacancy,NV)中心的天然能级系统可以在激光泵浦和微波辐射下进行初始化、量子操控和光学读取。实验中需外加特定激光泵浦和微波辐射来实现对NV色心自旋态的操控,并通过荧光数布居变化来表征自旋态。本文基于LabVIEW软件,设计开发了集群NV色心自旋态调控与读出软件系统。结果显示,本系统可以实现对激光和微波脉冲序列的精确编码,编码精度可达3ns,并初步得到了室温下集群NV色心的电子自旋共振谱线,为下一步集群NV色心自旋态调控研究的自动化、集成化奠定了基础。 展开更多
关键词 氮空位中心 自旋态操控 LABVIEW
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利用线偏光探测两邻近氮-空位色心轴向的方法 被引量:2
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作者 王靖茹 张勇 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第2期286-290,共5页
金刚石中的氮-空位(NV)色心受到越来越多研究学者的青睐,这种色心在量子信息应用领域具有非常好的自旋和光学性能。为了更好地研究这些性能,精确探测金刚石中NV色心轴向信息非常必要。介绍了一种利用多束偏振光准确测量两个相邻NV色心... 金刚石中的氮-空位(NV)色心受到越来越多研究学者的青睐,这种色心在量子信息应用领域具有非常好的自旋和光学性能。为了更好地研究这些性能,精确探测金刚石中NV色心轴向信息非常必要。介绍了一种利用多束偏振光准确测量两个相邻NV色心组合包含的轴向信息的新方法,该方法可以探测出在四种可能轴向中,两个高度重合色心的轴向分布信息。 展开更多
关键词 量子光学 氮-空位色心 线偏光 轴向
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Time-bin-encoding-based remote states generation of nitrogen-vacancy centers through noisy channels
4
作者 苏石磊 陈丽 +3 位作者 郭奇 王洪福 朱爱东 张寿 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第2期62-73,共12页
We design proposals to generate a remote Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ) state and a W state of nitrogenvacancy(NV) centers coupled to microtoroidal resonators(MTRs) through noisy channels by utilizing time-bin... We design proposals to generate a remote Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ) state and a W state of nitrogenvacancy(NV) centers coupled to microtoroidal resonators(MTRs) through noisy channels by utilizing time-bin encoding processes and fast-optical-switch-based polarization rotation operations.The polarization and phase noise induced by noisy channels generally affect the time of state generation but not its success probability and fidelity.Besides,the above proposals can be generalized to n-qubit between two or among n remote nodes with success probability unity under ideal conditions.Furthennore,the proposals are robust for regular noise-changeable channels for the n-node case.This method is also useful in other remote quantum information processing tasks through noisy channels. 展开更多
关键词 Greenberger-Horne-Zeilinger state W state nitrogen-vacancy centers noisy channel time-bin encoding
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基于腔场中氮空穴色心的几何量子计算(英文)
5
作者 吴晓佳 薛正远 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第6期49-54,共6页
利用纯几何操作,提出腔场中的氮空穴色心作为量子比特实现几何量子计算的方案.在暗态子空间中,选取合适的闭合演化回路,可以构造出单比特和双比特控制相位门.因此,该文提出了一种很有前景的实现容错量子计算的方案.
关键词 几何量子计算 氮空穴色心 腔量子电动力学
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基于系综金刚石氮空位的色心量子调控系统设计
6
作者 赵娟 马宗敏 +2 位作者 秦丽 高健 傅月平 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第36期1-5,共5页
为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位(nitrogen-vacancy,NV)色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化、操控和读出,基于Lab VIEW软件,设计编写了脉冲序列发... 为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位(nitrogen-vacancy,NV)色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化、操控和读出,基于Lab VIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明:该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100 ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。 展开更多
关键词 氮空位中心 自旋态操控 LabVIEW 拉比振荡
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与回音壁模式微腔耦合两氮空缺中心的纠缠动力学
7
作者 刘思平 朱丽娟 《绵阳师范学院学报》 2016年第11期17-22,共6页
量子纠缠在许多不同的系统已实现,本文提出了一个金刚石晶体中与回音壁模式(WGM)微腔耦合的两氮空缺(NV)中心之间产生纠缠的模型.通过求解对应的主方程,分析了两NV中心的纠缠Concurrence(C).结果显示,系统参数,如两NV中心与微腔之间的... 量子纠缠在许多不同的系统已实现,本文提出了一个金刚石晶体中与回音壁模式(WGM)微腔耦合的两氮空缺(NV)中心之间产生纠缠的模型.通过求解对应的主方程,分析了两NV中心的纠缠Concurrence(C).结果显示,系统参数,如两NV中心与微腔之间的频率失谐量和共振模之间的耦合强度对纠缠的产生起到了积极的作用;在某种程度上,高纠缠可以在合适的时刻产生,因为这些系统参数可以在一定程度上补偿由腔泄露和NV中心自发辐射引起的损耗.同时,表明不同的初态能改变纠缠的最大值,但不能改变纠缠的曲线变化形式. 展开更多
关键词 量子纠缠 量子电动力学 氮空缺中心 回音壁模型微腔
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金刚石NV色心加速度传感效应研究 被引量:2
8
作者 陈国玉 《电子器件》 CAS 北大核心 2018年第5期1148-1152,共5页
提出了一种基于金刚石氮空位(NV)色心磁敏感机理的加速度传感方案。永磁体作为质量块,外界加速度使永磁体与NV色心的距离变化,使得作用在金刚石NV色心上的磁场强度发生改变,通过对NV色心电子自旋共振(ESR)荧光信号的分析实现对加速度的... 提出了一种基于金刚石氮空位(NV)色心磁敏感机理的加速度传感方案。永磁体作为质量块,外界加速度使永磁体与NV色心的距离变化,使得作用在金刚石NV色心上的磁场强度发生改变,通过对NV色心电子自旋共振(ESR)荧光信号的分析实现对加速度的检测。实验在沿永磁体轴线方向距表面10 mm范围内对加速度效应进行验证。测试得到基于金刚石NV色心的加速度传感可以实现对±0.02 gn内的加速度进行检测,检测灵敏度为108.31 V/gn。 展开更多
关键词 金刚石NV色心 加速度计 灵敏度
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基于金刚石氮-空位色心的磁力计概述 被引量:1
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作者 蓝子桁 谢一进 荣星 《导航与控制》 2022年第5期122-138,共17页
磁测量技术在诸如地磁测绘与导航、无损检测等领域中都有着重要作用。近些年,量子精密测量技术由于其高灵敏度的优点,已逐渐成为磁测量领域的主流研究方向。与经典的测量方法相比,量子精密测量利用量子系统对环境的敏感性实现对物理量... 磁测量技术在诸如地磁测绘与导航、无损检测等领域中都有着重要作用。近些年,量子精密测量技术由于其高灵敏度的优点,已逐渐成为磁测量领域的主流研究方向。与经典的测量方法相比,量子精密测量利用量子系统对环境的敏感性实现对物理量的精确测量,在灵敏度等指标上具有突出优势。金刚石氮-空位色心是金刚石中的一种点缺陷,其对磁场敏感并且能够在室温大气环境下通过光学方法进行初始化和读出。因此,该体系目前已被广泛地应用于磁测量领域。自2008年被提出以来,基于金刚石氮-空位色心体系的磁力计在灵敏度指标和应用潜力等方面的研究都取得了众多进展。目前,金刚石磁力计对低频和高频磁场都能够实现亚皮特斯拉(sub-pT)量级的磁测量灵敏度。同时,金刚石晶格结构的稳定性使得氮-空位色心系综在矢量磁场测量技术方面具有高正交度等方面的优势,这也将推动地磁导航等领域的进步。在应用研究方面,该体系已在生物磁信号测量、涡流磁成像、古地磁学中的矿石检测等诸多领域崭露头角。未来,金刚石磁力计将逐渐在优化灵敏度指标的同时兼顾集成化研究,为磁测量应用提供新方法与新工具。 展开更多
关键词 金刚石氮-空位色心 量子精密测量 磁测量 光探测磁共振
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基于自旋体系的量子机器学习实验进展 被引量:1
10
作者 田宇 林子栋 +2 位作者 王翔宇 车良宇 鲁大为 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期62-75,共14页
机器学习因其在模式识别等问题上的优势已经被广泛应用到各个研究领域,然而其运算能力在一定程度上受到经典计算机算力的制约.近年来,随着量子技术的高速发展,量子计算加速的机器学习在诸多量子体系中进行了初步实验验证,并在某些特定... 机器学习因其在模式识别等问题上的优势已经被广泛应用到各个研究领域,然而其运算能力在一定程度上受到经典计算机算力的制约.近年来,随着量子技术的高速发展,量子计算加速的机器学习在诸多量子体系中进行了初步实验验证,并在某些特定问题上展示出了超越经典算法的优势.本文主要介绍两类典型的自旋体系-核磁共振体系和金刚石氮空位色心体系,并回顾近年来量子机器学习在这两类体系上的一些代表性实验工作. 展开更多
关键词 量子机器学习 自旋体系 核磁共振 氮空位色心
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Nonadiabatic holonomic quantum computation based on nitrogen-vacancy centers
11
作者 GuoFu Xu 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第1期76-77,共2页
Because of quantum superposition, quantum computation can solve many problems, such as factoring large integers [ 1 ] and searching unsorted databases [2,3], much faster than clas- sical computation. To realize practi... Because of quantum superposition, quantum computation can solve many problems, such as factoring large integers [ 1 ] and searching unsorted databases [2,3], much faster than clas- sical computation. To realize practical quantum computation and then gain the desired advantages, a universal set of quantum gates with sufficiently high fidelities are needed. However, various inevitable errors reduce the gate fidelities and finally collapse the computation results, which makes the realizations of quantum computation very challenging. 展开更多
关键词 Nonadiabatic holonomic quantum computation nitrogen-vacancy centers
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Multipartite entanglement concentration for nitrogen-vacancy center and microtoroidal resonator system 被引量:10
12
作者 SHENG YuBo LIU Jiong +1 位作者 ZHAO ShengYang ZHOU Lan 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2013年第28期3507-3513,共7页
We describe a high efcient entanglement concentration protocol(ECP)for multi-particle less-entangled nitrogen-vacancy(N-V)center and microtoroidal resonator system.In the ECP,we only require one pair of less-entangled... We describe a high efcient entanglement concentration protocol(ECP)for multi-particle less-entangled nitrogen-vacancy(N-V)center and microtoroidal resonator system.In the ECP,we only require one pair of less-entangled state,two auxiliary N-V center in microcavities and some single photons.After the photon passing through the microcavity,by measuring the polarization of the photon,a maximally entangled W state can be obtained with some success probability.This ECP does not need to destroy the solid qubit,which makes it more feasible.Moreover,by resorting to more single photons,it can be repeated to reach a high success probability.These features make this ECP useful in current long-distance quantum communications. 展开更多
关键词 谐振系统 纠缠态 空位 浓缩 远距离量子通信 成功概率 ECP
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基于金刚石体系中氮-空位色心的固态量子传感 被引量:9
13
作者 董杨 杜博 +2 位作者 张少春 陈向东 孙方稳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期1-19,共19页
在室温下,金刚石中的氮-空位(NV)色心具有荧光强度稳定、电子自旋相干时间长以及与生俱来的原子尺寸的特点,是优良的纳米量子传感器.在成像领域中,将各种超分辨成像显微技术应用于NV色心体系,发展出多种高空间纳米分辨率的成像方法.此外... 在室温下,金刚石中的氮-空位(NV)色心具有荧光强度稳定、电子自旋相干时间长以及与生俱来的原子尺寸的特点,是优良的纳米量子传感器.在成像领域中,将各种超分辨成像显微技术应用于NV色心体系,发展出多种高空间纳米分辨率的成像方法.此外,NV色心作为固态量子比特可以通过光学方法对其进行初始化和读取.NV色心电子自旋量子态还可以与电磁场、应力等进行相干耦合.基于这些耦合,科研人员在实验上实现了对相关物理量纳米级空间分辨率的高灵敏表征.目前这些量子传感技术可以应用在新材料、单个蛋白质核自旋、活体神经元等方面的测量中.本综述主要介绍金刚石中NV色心纳米量子传感器件的工作原理、实验实现和优化以及在相关领域的应用. 展开更多
关键词 氮-空位色心 纳米尺度 室温量子传感 量子增强
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Optimizing ultrasensitive single electron magnetometer based on nitrogen-vacancy center in diamond 被引量:5
14
作者 WANG PengFei JU ChenYong +1 位作者 SHI FaZhan DU JiangFeng 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2013年第24期2920-2923,共4页
The measurement of the weak magnetic field in nanoscale resolution and at room temperature is always a significant topic in biological, physical, and material science. Such detection can be used to decide the characte... The measurement of the weak magnetic field in nanoscale resolution and at room temperature is always a significant topic in biological, physical, and material science. Such detection can be used to decide the characterization of the samples, such as cells, materials, and so on. Nitrogen-vacancy (NV) center in diamond has been proved to be able to detect a magnetic field with nano Tesla sensitivity and nanometer resolution at room temperature. Here we experimentally demonstrate an optimized NV center based single electron magnetometer in a commercial diamond and under a home-built optically detected magnetic resonance (ODMR) microscope. With current technology, we change the optically detected time window to get a better signal to noise ratio, and use dynamical decoupling to increase the slope of magnetic field amplitude versus fluorescence signal. By employing the 8-pulse XY-4 dynamical decoupling sequence we achieve a sensitivity of 18.9 nT (Hz)(1/2) , which is 1.7 times better than spin echo. We also propose a NV center based scanning diamond microscope for electron and nuclear spins detection as well as nanoscale magnetic resonance imaging. If it is realized, the NV center based magnetometry will have wide application in the future. 展开更多
关键词 单电子 金刚石 空位 优化 纳米级分辨率 超灵敏 弱磁场测量 磁共振成像
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基于光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计的电路诊断方法 被引量:3
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作者 高扬 徐超群 +9 位作者 黄魁 高羽婷 刘超波 王斌 武南开 刘明君 张超 肖琦 孟立飞 易忠 《航天器环境工程》 北大核心 2022年第1期100-104,共5页
为考查应用新型磁强计——金刚石氮空穴(nitrogen-vacancy,NV)色心系综磁强计进行电路诊断的可行性和可靠性,从金刚石NV色心系综磁强计的基本原理出发,搭建了一套光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计测试实验系统,将探头紧贴于电路导线外壳... 为考查应用新型磁强计——金刚石氮空穴(nitrogen-vacancy,NV)色心系综磁强计进行电路诊断的可行性和可靠性,从金刚石NV色心系综磁强计的基本原理出发,搭建了一套光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计测试实验系统,将探头紧贴于电路导线外壳,通过测量磁强计处磁场信号的变化实现对电路的诊断。实验结果表明,金刚石NV色心系综磁强计对电路异常引起的磁场变化响应明显,对电流的分辨率优于50 mA;当探头和导线距离发生变化时,观测信号曲线呈现明显的台阶,空间分辨率优于0.4 mm。本系统采用更加简洁的方案实现了10μT量级磁场分辨率的性能指标,能够诊断出电路的电流变化并进行精确定位,可广泛应用电路无损检测及可靠性评估。 展开更多
关键词 磁强计 NV色心 光纤耦合 电路诊断
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Nonadiabatic dynamics and geometric phase of an ultrafast rotating electron spin 被引量:2
16
作者 Xing-Yan Chen Tongcang Li Zhang-Qi Yin 《Science Bulletin》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第6期380-384,共5页
The spin in a rotating frame has attracted a lot of attentions recently,as it deeply relates to both fundamental physics such as pseudo-magnetic field and geometric phase,and applications such as gyroscopic sensors.Ho... The spin in a rotating frame has attracted a lot of attentions recently,as it deeply relates to both fundamental physics such as pseudo-magnetic field and geometric phase,and applications such as gyroscopic sensors.However,previous studies only focused on adiabatic limit,where the rotating frequency is much smaller than the spin frequency.Here we propose to use a levitated nano-diamond with a built-in nitrogen-vacancy(NV)center to study the dynamics and the geometric phase of a rotating electron spin without adiabatic approximation.We find that the transition between the spin levels appears when the rotating frequency is comparable to the spin frequency at zero magnetic field.Then we use Floquet theory to numerically solve the spin energy spectrum,study the spin dynamics and calculate the geometric phase under a finite magnetic field,where the rotating frequency to induce resonant transition could be greatly reduced. 展开更多
关键词 nitrogen-vacancy center NONADIABATIC geometric phase ULTRAFAST rotor RABI OSCILLATION OPTOMECHANICS
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基于金刚石氮-空位色心的温度测量技术
17
作者 董先启 刘岩 杨仁福 《宇航计测技术》 CSCD 2023年第3期56-60,共5页
量子信息科学的高速发展推动了量子传感技术的研究,产生了很多重要成果,在精密测量领域产生了重要的影响。基于固态金刚石NV色心电子自旋探测的传感技术,可溯源至基本量子物理规律,在磁场、电场、温度、压力等传感领域的计量标准方面有... 量子信息科学的高速发展推动了量子传感技术的研究,产生了很多重要成果,在精密测量领域产生了重要的影响。基于固态金刚石NV色心电子自旋探测的传感技术,可溯源至基本量子物理规律,在磁场、电场、温度、压力等传感领域的计量标准方面有重要的研究价值。金刚石NV色心优异的性质,使得严苛环境下可靠、稳定、高精度的传感应用成为可能。以其在温度测量领域上的应用为例,重点介绍最近十年来NV色心自旋探测原理和方法的发展,并结合最新的研究成果,论述固态量子温度计量的重要研究意义。 展开更多
关键词 量子精密测量 氮空位色心 金刚石 温度计量
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碳离子注入金刚石制备氮空位色心的机理 被引量:1
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作者 何健 贾燕伟 +8 位作者 屠菊萍 夏天 朱肖华 黄珂 安康 刘金龙 陈良贤 魏俊俊 李成明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期348-355,共8页
金刚石中浅表层氮空位色心在磁探测、量子传感等方面表现出优异的灵敏度和分辨率.相比于其他制备方法,低能碳离子注入具有要求金刚石纯度低、不引入新的杂质原子等优点,但其氮空位色心的形成机理尚不明确.本文采用低能碳离子注入和真空... 金刚石中浅表层氮空位色心在磁探测、量子传感等方面表现出优异的灵敏度和分辨率.相比于其他制备方法,低能碳离子注入具有要求金刚石纯度低、不引入新的杂质原子等优点,但其氮空位色心的形成机理尚不明确.本文采用低能碳离子注入和真空退火工艺在金刚石浅表层创建氮空位色心,并通过拉曼光谱、X射线光电子能谱以及正电子湮没分析,揭示了碳离子注入金刚石制备氮空位色心的机理.结果表明:碳离子注入金刚石在950℃真空退火后呈现出显著的氮空位色心发光.碳离子注入后金刚石浅表层表现出晶格畸变与非晶碳的损伤区,并产生了碳-空位簇缺陷(包裹碳原子的空位簇).在真空退火过程中损伤区通过畸变区的恢复与非晶碳区的固相外延逐步转变为金刚石结构,并伴随着碳-空位簇缺陷的不断解离.在850℃和900℃退火条件下损伤区结构得到部分修复,而在950℃退火时损伤层基本恢复,同时伴随碳空位簇解离的单空位与代位氮原子结合,形成了氮空位色心. 展开更多
关键词 金刚石 碳离子注入 正电子湮没 氮空位色心
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Time-optimal control for hybrid systems based on the nitrogen-vacancy center
19
作者 Shanping YU Na LI +1 位作者 Peng WEI Zairong XI 《Control Theory and Technology》 EI CSCD 2017年第3期219-225,共7页
Fast and high fidelity quantum control is the key technology of quantum computing. The hybrid system composed of the nitrogen-vacancy center and nearby Carbon-13 nuclear spin is expected to solve this problem. The nit... Fast and high fidelity quantum control is the key technology of quantum computing. The hybrid system composed of the nitrogen-vacancy center and nearby Carbon-13 nuclear spin is expected to solve this problem. The nitrogen-vacancy center electron spin enables fast operations for its strong coupling to the control field, whereas the nuclear spins preserve the coherence for their weak coupling to the environment. In this paper, we describe a strategy to achieve time-optimal control of the Carbon-13 nuclear spin qubit by alternating controlling the nitrogen-vacancy center electron spin as an actuator. We transform the qubit gate operation into a switched system. By using the maximum principle, we study the minimum time control of the switched system and obtain the time-optimal control of the qubit gate operation. We show that the X gate and Y gate operations are within 10μs while the fidelity reaches 0.995. 展开更多
关键词 Time-optimal control nitrogen-vacancy center qubit gate operations switched system
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Implementation of a nonlocal N-qubit conditional phase gate using the nitrogen–vacancy center and microtoroidal resonator coupled systems
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作者 曹聪 刘刚 +1 位作者 张茹 王川 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第4期113-117,共5页
Implementation of a nonlocal multi-qubit conditional phase gate is an essential requirement in some quantum infor- mation processing (QIP) tasks. Recently, a novel solid-state cavity quantum electrodynamics (QED) ... Implementation of a nonlocal multi-qubit conditional phase gate is an essential requirement in some quantum infor- mation processing (QIP) tasks. Recently, a novel solid-state cavity quantum electrodynamics (QED) system, in which the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is coupled to a microtoroidal resonator (MTR), has been proposed as a poten- tial system for hybrid quantum information and computing. By virtue of such systems, we present a scheme to realize a nonlocal N-qubit conditional phase gate directly. Our scheme employs a cavity input-output process and single-photon interference, without the use of any auxiliary entanglement pair or classical communication. Considering the currently available technologies, our scheme might be quite useful among different nodes in quantum networks for large-scaled QIP. 展开更多
关键词 N-qubit conditional phase gate nitrogen-vacancy center microtoroidal resonator
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