环境条件下单核自旋的相干布居数囚禁

量子系统的相干控制对量子工程具有深远的意义。在此背景下，涉及暗共振的相干布居数囚禁 (CPT) 发挥了重要作用，催生了大量重要应用，包括原子和分子的激光冷却、光学磁力测量、光存储和高精度原子钟。将 CPT 方法扩展到单个固态量子系统仅在电子自旋杂质和超导电路的低温环境中实现过。在此，我们在室温固体中演示了单核自旋的高效 CPT。为此，我们在微波领域利用了一个具有 $\Lambda$ 构型的三能级系统，该系统由通过其与金刚石中单个氮-空位缺陷电子自旋的超精细耦合来寻址的核自旋态组成。暗态泵浦需要一种弛豫机制，在原子系统中，这简单地由自发辐射提供。在本工作中，弛豫过程通过非相干光学泵浦进行外部控制，并在时间上与核自旋 $\Lambda$ 系统的连续相干微波激发分离。这种具有受控弛豫的泵浦方案使我们能够 (i) 监测布居数向暗态的顺序积累，并且 (ii) 达到一种新的 CPT 动力学机制，在该机制中由于多重相长干涉可以观察到暗共振的周期阵列。这项工作为量子态制备、混合量子系统中的信息存储和计量学提供了新的前景。