纳米金刚石中氮空位中心 qutrit 跃迁的快速弛豫

凭借其多功能性，纳米金刚石中的氮空位（NV）中心已被广泛采用为纳米尺度传感器。然而，其灵敏度受限于相对于块体金刚石中 NV 较短的相干时间。更完整地理解纳米金刚石中退相干的根源对提升其性能至关重要。在此，我们报道了在环境条件下，约 40 nm 纳米金刚石中由 NV$^-$ 电子基态的 $m_s = \pm1$ 态组成的能量本征态之间 qutrit 跃迁的快速自旋弛豫测量。对于这些态之间频率分裂约 20 MHz 或更小时，NV 自旋理论上可达到的最大相干时间比将 NV 自旋视为 qubit 时的预期值短约 2 个数量级。我们将此快速弛豫归因于电场噪声。我们观察到 qutrit 弛豫率随态间分裂的强烈衰减，表明只要可能，纳米金刚石中 NV 的测量应在中等轴向磁场（$>60$ G）下进行。我们还观察到 qutrit 弛豫率随时间变化。这些发现表明表面电场噪声是纳米金刚石中 NV 退相干的主要来源。