单个氮空位中心的可扩展并行测量
摘要
氮空位（NV）中心是一种固态自旋缺陷，已被广泛采用用于量子感测和量子信息处理应用。通常，实验要么进行单个孤立的 NV 中心，要么进行大量 NV 中心难以分辨的集合，导致测量速度与空间分辨率或对单个缺陷控制之间存在权衡。本文引入了一个能够克服这一权衡的实验平台，通过并行处理多个光学可分辨的 NV 中心。我们对来自更大集合中的多个 NV 中心进行电荷和自旋态的选择性操控，并对超过 100 个 NV 中心的电子自旋态进行并行操控和测量。我们表明，高信噪比的测量结果使我们能够检测到 108 个 NV 中心自旋态之间的逐次成对关联，这对应于同时测量 5,778 个唯一的关联系数。我们讨论了该平台可扩展至对数千个 individually 解析 NV 中心进行并行实验的可能性。这些结果使并行化的高通量感测实验得以实现，这些实验保留了单一缺陷的纳米尺度空间分辨率，将帮助实现诸如单分子核磁共振和集成电路表征等应用的进展。此外，我们的方法提供了对最近发展的相关感测技术的自然平台。
引用
@article{arxiv.2408.11715,
title = {Scalable parallel measurement of individual nitrogen-vacancy centers},
author = {Matthew Cambria and Saroj Chand and Caitlin Reiter and Shimon Kolkowitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.11715},
year = {2025}
}
备注
Main text: 7 pages, 4 figures. Appendix: 15 pages, 10 additional figures. 73 total references. Supplemental files: 1 movie composed of camera images from a pulsed electron spin resonance (ESR) experiment performed on 108 NV centers in parallel, uploaded as a separate animated GIF, please see the main text and appendix for details