自旋稠密 diamond 腔体中的纳米光子学磁测
光学
2025-11-26 v1 量子物理
摘要
基于氮空位（NV）中心的量子传感器是实现高灵敏度磁测和纳米尺度分辨率的领先平台。然而，现有实现方式通常依赖笨重的自由空间光学，或为实现高灵敏度而牺牲空间分辨率。本文我们实现了一个集成平台，通过制造含大量 NV 中心的 diamond 芯片上的单模腔体，并使用渐变光纤与腔体进行激发和光致发射的 evanescent 耦合。采用锁相放大 Ramsey 磁测方案，我们实现了 的光子Shot噪声极限 DC 灵敏度——迄今为止报道的纳米制造腔体基磁计的最佳灵敏度。微型腔体尺寸实现亚微米尺度空间分辨率和低功耗运行，而光纤耦合为可扩展的芯片集成提供了路径。此类传感器阵列可实现亚皮克拉特样本的 NV-NMR 光谱、新的磁梯度成像架构以及紧凑型生物传感平台。
引用
@article{arxiv.2511.19831,
title = {Nanophotonic magnetometry in a spin-dense diamond cavity},
author = {Nicholas J. Sorensen and Elham Zohari and Joshua S. Wildeman and Sigurd Flågan and Vinaya K. Kavatamane and Paul E. Barclay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.19831},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 16 figures, including appendices