基于六方氮化硼中自旋量子比特的连续驱动全谱微波感测

使用固态自旋缺陷的量子传感器已成为有效探测弱交交替磁信号的工具。通过记录相对于外部时钟的信号相位，这些设备可以将信号频率分辨率提高到自旋态寿命的多个数量级。然而，这些量子全谱协议目前存在灵敏度次优的问题，因为它们受限于脉冲自旋控制技术，这些技术容易受到累积脉冲面积误差的影响，或采用单个连续驱动而无法保护自旋相干性。本文提出了一种基于连续微波驱动的控制方案，将自旋相干性扩展到有效 $T_2 \approx \frac{1}{2}T_1$ 的极限，可分辨 GHz 磁场的频率、幅度和相位。该方案采用六方氮化硼中的空位自旋阵列实现，实现幅度灵敏度 $\eta \approx 3-5\ \mathrm{\mu T \sqrt{Hz}}$ 和相位灵敏度 $\eta_{\phi} \approx 0.076\ \mathrm{rads \sqrt{Hz}}$。通过在量子全谱示范中反复将共振信号的相位引用于连续微波驱动，我们在 10 秒测量下测得 GHz 信号分辨率 $<1\ \mathrm{Hz}$。在二维材料平台上实现此水平的性能，可能具有广泛的应用前景，从探测纳米尺度凝聚态系统到集成到量子网络中。