利用单个量子传感器探测金刚石表面的自旋动力学
量子物理
2021-03-25 v1 材料科学
摘要
理解量子比特环境的动力学对于实现量子信息处理与计量的实用系统至关重要。我们利用金刚石中的单个氮空位（NV）中心研究金刚石表面无序自旋系的动力学。具体而言，我们调节“暗”表面自旋的密度以探察它们对浅层 NV 中心自旋量子比特退相干的贡献。当平均表面自旋间距超过 NV 中心深度时，我们发现表面自旋对 NV 中心自由感应衰减的贡献可用变幂次 n 的拉伸指数描述。我们表明这些观测与一种模型一致，其中表面自旋的空间位置在每次测量中固定，但其中一些在测量之间重新配置。特别地，我们观测到与从高斯（n=2）衰减到 n=2/3 的动力学转变相关的深度依赖临界时间，并表明该转变源于许多远距离自旋的微小衰减贡献与表面少数邻近自旋强耦合之间的竞争。这些观测展示了局域传感器用于理解复杂系统的潜力，并阐明了改进与控制表面自旋量子比特的途径。
引用
@article{arxiv.2103.12757,
title = {Probing spin dynamics on diamond surfaces using a single quantum sensor},
author = {Bo L. Dwyer and Lila V. H. Rodgers and Elana K. Urbach and Dolev Bluvstein and Sorawis Sangtawesin and Hengyun Zhou and Yahia Nassab and Mattias Fitzpatrick and Zhiyang Yuan and Kristiaan De Greve and Eric L. Peterson and Jyh-Pin Chou and Adam Gali and V. V. Dobrovitski and Mikhail D. Lukin and Nathalie P. de Leon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.12757},
year = {2021}
}
备注
32 pages, 4 figures main text, 15 figures supplementary information