基于金刚石中氮-空位中心的陀螺仪

我们提出了基于金刚石中带负电的氮-空位（${\rm NV^-}$）中心系综的固态陀螺仪。在一种方案中，氮-空位对称轴的旋转将在 ${\rm NV^{-}}$ 电子基态相干中诱导出 Berry 相位偏移，该偏移正比于对称轴所张的立体角。我们估计，在 1 ${\rm mm^3}$ 的传感器体积中，使用简单的 Ramsey 序列，灵敏度可达 $5\times10^{-3} {\rm rad/s/\sqrt{Hz}}$ 量级。结合动力学去耦以抑制偶极弛豫，可能将灵敏度提升至 $10^{-5} {\rm rad/s/\sqrt{Hz}}$ 水平。通过改进的 Ramsey 方案，将利用 ${\rm ^{14}N}$ 超精细子能级中的 Berry 相位偏移。预计灵敏度在 $10^{-5} {\rm rad/s/\sqrt{Hz}}$ 量级，然而较小的旋磁比将磁场噪声的灵敏度降低了几个数量级。达到 $10^{-5} {\rm rad/s/\sqrt{Hz}}$ 将意味着比其他紧凑型固态陀螺仪技术提高一个数量级。