利用低温量子磁强计的定量纳米尺度涡旋成像

对超导体及其涡旋的微观研究在我们理解超导机制中起着关键作用。对穿透深度或磁杂散场的局域测量，能够触及超导体的基本方面，例如超流体密度的纳米尺度变化或其序参量的对称性。然而，能够提供定量的纳米尺度磁强测定、并在与解决超导中许多悬而未决问题相关的大范围温度和磁场下工作的实验工具仍然缺失。在此，我们利用金刚石中单个氮-空位（NV）电子自旋形式的扫描量子传感器，展示了铜基超导体YBCO中Pearl涡旋的定量纳米磁成像。我们实现的传感器到样品距离约10nm，使我们能在涡旋杂散场图像中观察到与普遍的单极近似的显著偏离，同时我们发现与Pearl解析模型高度定量吻合。我们的实验对非侵入且明确地确定系统局域London穿透深度给出了结果，并且易于扩展到更高温度和磁场。这些结果证明了定量量子传感器在基准化复杂电子系统微观模型中的潜力，并为利用扫描NV磁强法进一步探索强关联电子物理打开了大门。