基于非局部位移的腔体耦合固态传感器的分散式读取
量子物理
2026-05-26 v1
摘要
基于钻石中氮空位 (NV) 中心集合的固态量子传感器已涌现出强大的高精度计量平台。将 NV 集合耦合到微波腔体模式的腔量子电动力学 (cQED) 配置 enables spin readout 超越传统光学检测的限制，实现亚皮特斯特拉磁感度。然而，现有的连续波 cQED 方法由于自旋饱和和功率展宽，仍远离内在的自旋投影噪声极限。本文引入一种非局部 cQED 读取技术，以克服这些根本限制。我们发展了描述非局部分互作用的综合理论框架，并分析了强耦合 NV 腔体系统的时间域动力学。我们的结果表明，利用商业可用的钻石 NV 集合实现接近单位的反向读取保真度和皮秒以下灵敏度。重要的是，非局部读取 exhibit 独特的灵敏度比例，随着自旋数 N 的增加而按 1/N 方式提升，为实现固态自旋-集合传感器接近标准量子极限提供了实际途径。
引用
@article{arxiv.2605.25152,
title = {Dispersive readout of cavity-coupled solid-state sensor with near-unity readout fidelity},
author = {Hanfeng Wang and Shuang Wu and Matthew E. Trusheim and Avetik Harutyunyan and Dirk R. Englund},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25152},
year = {2026}
}
备注
7 pages, 3 figures