电子-核自旋簇在金刚石中高灵敏度光学检测
量子物理
2026-05-12 v2
摘要
我们在由金刚石中氮空位中心 (NV 中心) 极化的自旋群体上执行灵敏的核磁共振 (NMR)，实现室温下的灵敏检测。通过近似脉冲噪声极限的光致发射检测与高度均匀的磁场，我们分辨出由多个自旋簇引起的尖锐 NMR 特征。特别地，我们研究了中性态和带负电状态下核自旋与 NV 中心之间的耦合。进一步，我们对 NV 基态中 =0 能级下碳 13 核自旋群体进行高精度 NMR 和相干控制。施加斜磁场后，我们揭示了 NV 电子自旋周围碳 13 自旋位点所对应的各种耦合位置，这些位置本原本在能级上是退化的，从而可获取该碳 13 自旋的所有超细张量分量。最后，我们观察到与同一 NV 中心耦合的成对核自旋的光谱特征。这些结果对于依赖昂贵核磁共振系统的集体动力学极化测量，以及最近提出的核自旋陀螺仪具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2510.08474,
title = {High-Sensitivity Optical Detection of Electron-Nuclear Spin Clusters in Diamond},
author = {Louis Chambard and Alrik Durand and Julien Voisin and Maxime Perdriat and Vincent Jacques and Gabriel Hétet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.08474},
year = {2026}
}
备注
Second version. To appear in Physical Review Research