基于稀疏抽样的高分辨率宽场磁性成像：基于氮空位中心
量子物理
2026-02-03 v1
摘要
氮空位 (NV) 中心在金刚石中实现定量磁性成像，然而实际实现必须在空间分辨率与获取时间（因此每像素灵敏度）之间进行权衡。单 NV 扫描式磁感计可实现真正的纳米尺度分辨率，但通常需要逐像素获取，从而速度较慢。而宽场 NV 群体显微镜提供大视野范围的并行读取，但受限于光学衍射极限和传感器-样品间距限制。本文提出一种稀疏抽样策略，用于从仅少量测量点重建高分辨率宽场图像。我们展示，基于均值调整的贝叶斯估计 (MABE) 框架可从仅 25 个抽样点重建 10000 像素图像，在代表性光滑场分布下实现 SSIM 值超过 0.999，而优化的动态解耦脉冲序列可实现磁场灵敏度约为两倍的提升。该方法进一步阐明了抽样模式和抽样密度如何影响重建精度，并为 faster and more 可扩展的磁性成像架构指明了道路，这些架构可能扩展到点扫描 NV 传感器和其他磁感计平台，如 SQUID、Hall 探针和磁性隧道二极管。
引用
@article{arxiv.2602.00679,
title = {High-resolution wide-field magnetic imaging with sparse sampling using nitrogen-vacancy centers},
author = {Keqing Liu and Jiazhao Tian and Bokun Duan and Hao Zhang and Kangze Li and Guofeng Zhang and Fedor Jelezko and Ressa S. Said and Jianming Cai and Liantuan Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.00679},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 7 figures