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自旋浴介导的金刚石NV中心长寿命相干振荡

量子物理 2026-06-29 v1 介观与纳米尺度物理

摘要

退相干是所有量子技术中最大的瓶颈。对于金刚石中的氮-空位(NV)中心,相干性的损失是由金刚石晶格的电子和核自旋浴引起的。在这里,我们证明了通常导致退相干的自旋浴会使NV电子和宿主 14^{14}N 核的自旋态纠缠。在垂直于NV轴的外加磁场方向发生的能级反交叉处,14^{14}N 核-电子-浴自旋之间的多体相互作用是造成这种效应的原因。这通过电子自旋回波测量在NV系综中实验观察到,其中回波包络以 14^{14}N 核自旋跃迁的频率被调制。使用数值模拟,我们表明自旋浴与NV中心的耦合对于观察这种调制至关重要。由于反交叉处的一阶塞曼效应为零,观察到的振荡具有长的自旋回波相干时间,是平行磁场方向时的2-3倍。振荡频率高度稳定且对环境波动具有鲁棒性。这些发现为多体物理和量子传感的基础研究提供了新的机会。

关键词

引用

@article{arxiv.2606.30146,
  title  = {Spin bath mediated long-lived coherent oscillations of NV centers in diamond},
  author = {Akshat Rana and Pooja Lamba and Basanta Mistri and Dieter Suter and Siddharth Dhomkar and Rama K. Kamineni},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2606.30146},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 9 figures