通过六方氮化硼中 V_B^- 中心对氮核自旋的相干操控
材料科学
2025-09-29 v1
摘要
六方氮化硼 (hBN) 中的带电硼空位 (V) 已作为一种有前景的量子纳米尺度传感与成像平台出现。虽然这些主要涉及电子自旋，但核自旋为量子操作提供了额外资源。本工作对同位素富集的 hBN 中 V 集合的最近邻 N 核自旋的性质和相干操控进行了全面的实验和理论研究。通过自旋态混合引起的态特异性核自旋跃迁，实现了对多核自旋态的选择性寻址。我们在选定的态对之间执行拉比驱动，定义了基本量子门，并测量了超过 10 s 的核拉比相干时间。我们观察到一个数量级的核 g 因子增强，这为快速核自旋门提供了基础。配套的数值模拟提供了对底层机制的深入洞察。这些结果为利用 V 中心中的核自旋进行量子应用奠定了基础，特别是用于延长相干时间和提高二维量子传感箔的灵敏度。
引用
@article{arxiv.2509.22257,
title = {Coherent control of nitrogen nuclear spins via the V$_B^-$-center in hexagonal boron nitride},
author = {Adalbert Tibiássy and Charlie J. Patrickson and Thomas Poirier and James H. Edgar and Bruno Lopez-Rodriguez and Viktor Ivády and Isaac J. Luxmoore},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.22257},
year = {2025}
}