基于集成光子芯片的量子传感器阵列用于微尺度磁性定位
量子物理
2025-11-17 v1 应用物理
光学
摘要
氮空位中心 (NV) 是一种有前景的固态纳米尺度量子传感器，适用于从材料科学到生物技术等应用。同时使用多个传感器可用于探测波动场的时空相关性或点缺陷的动力学。在本工作中，我们通过将 NV 集成到 Foundry 硅氮光子集成电路中，实现了八个局部 NV 传感器阵列的可扩展运行，实现对各个传感器的独立读出。我们利用八个 NV 传感器结合机器学习方法进行多点磁场重建，演示了对直径为 30 m 大小针尖的微尺度磁性定位。实验上，针尖可在其尺寸以下误差范围内被定位，并以高保真度进行动态跟踪。我们进一步模拟了该平台用于监控设计用于生物和临床目的的磁性微型机器人位置和姿态的可行性。无需复杂的批量光学器件，我们的集成光子多传感器平台为在非实验室条件下实现医疗应用奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2511.11496,
title = {Photonic-integrated quantum sensor array for microscale magnetic localisation},
author = {Hao-Cheng Weng and John G. Rarity and Krishna C. Balram and Joe A. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.11496},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 5 figures