单金刚石自旋与机械谐振器的动态应变介导耦合

混合量子系统的发展对于新兴量子技术的进步至关重要，包括量子信息科学和量子辅助传感。近期高质量单晶金刚石谐振器的演示引发了人们对一种混合系统的浓厚兴趣，该系统由氮 - 空位中心自旋组成，这些自旋通过晶体应变与宏观机械谐振器的共振声子模式相互作用。然而，氮 - 空位自旋 - 应变相互作用尚未得到充分表征。在此，我们展示了金刚石悬臂梁的机械运动与嵌入的氮 - 空位中心自旋之间的动态应变介导耦合。通过对自旋的量子控制，我们定量表征了氮 - 空位基态自旋的轴向和横向应变灵敏度。氮 - 空位中心是一种原子尺度的传感器，我们展示了基于自旋的应变成像，其应变灵敏度为 $3 \times 10^{-6}$ strain Hz$^{-1/2}$。最后，我们展示了该自旋 - 谐振器系统如何能够在量子体系中实现相干的自旋 - 声子相互作用。