平面扫描探针显微镜实现纳米尺度矢量磁场成像
介观与纳米尺度物理
2026-01-27 v2 量子物理
摘要
平面扫描探针显微镜是扫描探针成像一种新兴的替代方法，可扫描一广泛的平面传感器，例如用于掺杂磁场敏感氮空位（NV 中心）的抛光 bulk diamond，在平面样品上进行纳米尺度的接近扫描。迄今为止，该技术仅限于光学近场显微镜，且需要对感兴趣的样品进行纳米加工。我们将该技术扩展到基于 NV 中心的磁性测量，并提出一种消除样品端纳米加工需求的修改方案。我们利用这一新能力，实现了一种此前不可行的测量——直接成像薄膜磁性旋涡结构的三维矢量磁场，基于在同一扫描探针内对不同取向的 NV 中心进行重复扫描。我们的结果为利用同一扫描探针中的多个量子比特进行量子感测开辟了道路，这是利用纠缠增强和大规模并行方案的前提条件。
引用
@article{arxiv.2409.04252,
title = {Planar scanning probe microscopy enables vector magnetic field imaging at the nanoscale},
author = {Paul Weinbrenner and Patricia Klar and Christian Giese and Luis Flacke and Manuel Müller and Matthias Althammer and Stephan Geprägs and Rudolf Gross and Friedemann Reinhard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.04252},
year = {2026}
}