利用多脉冲解耦序列量子传感探测交变磁场的相移

利用固态自旋量子比特的磁强计具有高灵敏度。特别是，利用金刚石中氮空位（NV）中心的电子自旋态可实现高空间分辨率的磁传感器。在本研究中，我们证明了基于多脉冲解耦序列的 NV 量子传感不仅能灵敏测量交变（AC）磁场的振幅，还能测量其相移。在基于解耦序列的 AC 磁强计中，当序列中的 $\pi$ 脉冲周期与磁场的半周期匹配且序列与磁场之间的相对相位差为零时，通常可获得 NV 自旋因 AC 场产生的最大相位累积。相反，若相对相位差为 $\pi/2$，则 NV 量子传感器不获得任何相位累积。因此，该相位累积条件对磁强计并无优势。然而，我们揭示出，非相位累积条件可用于探测 AC 场相对于其初始相位的极小相移。该发现有望为实现微米与纳米尺度复杂 AC 磁场的灵敏测量提供指导。