基于宽带微波场的氮空位中心磁感应

氮空位(NV)中心是可光学操控且具有实际应用潜力的光-物质界面，用于磁场感应，能够实现室温运行并达到pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ 以下的灵敏度。我们提出一种同时探测所有磁感应态的做法，利用宽带微波场，并演示其可用于测量外部直流磁场强度，灵敏度低于1~nT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$。我们发展了用于分析传送宽带微波信号时序特征的工具，以估计磁场，比较基于最小化Kullback-Leibler散度的Maximum Likelihood估计与各种神经网络模型，两种方法独立实现了实际可用的灵敏度。尽管未优化参数（如带宽、功率和探测微波场的形状），但通过进一步改进，灵敏度可达pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$。我们的结果激发了NV基磁传感器的新型实现，潜在可实现1-10 kHz 更新率下的矢量磁场检测以及 improved 灵敏度，而无需偏置磁场。