用于控制氮空位中心晶体中自旋的长曝光相机读取
量子物理
2025-09-16 v1
摘要
基于氮空位(NV)中心晶体的相机式宽域量子噪声谱(QNS)可用于提取亚微米空间分辨率的直流(DC)和交流(AC)磁场噪声，但其实现目前受限于最优光学自旋读取时间（通常小于1微秒）与最小相机曝光时间（通常为数十微秒）之间的冲突。本文演示了通过自制的相机式设置，对NV中心自旋实现完全相干控制，包括Rabi振荡、拉曼、Hahn回波和松弛实验，即QNS的核心，并以意想不到的12%的高对比度实现了500微秒的光学自旋读取时间。我们解释了在我们系统中上述冲突为何不存在，该系统的光学自旋读取机制是在弱激光照射下实现的，在该条件下，自旋-晶格弛豫和弱光泵导致对比度随积分时间增加而缓慢下降的特征。揭示的机制对构建使用sCMOS或EMCCD相机的宽域QNS以及其在磁性材料或超导材料研究中的应用具有指导意义。
引用
@article{arxiv.2509.11723,
title = {Long-exposure Camera Readout for Coherent Control of Nitrogen-Vacancy Center Spins in Diamond},
author = {Jiahui Chen and Qilong Wu and Huihui Yu and Yi-Dan Qu and Yuan Zhang and Xun Yang and Chong-Xin Shan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.11723},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 7 figures