氮空位中心的状态依赖声子限制自旋弛豫

理解金刚石中氮空位（NV）中心自旋相干性的极限，对于实现这一量子系统的全部潜力至关重要。我们表明，在高纯块体金刚石的天然 NV 中，常环境条件下 $|m_{s}=-1\rangle \leftrightarrow |m_{s}=+1\rangle$ 跃迁上的弛豫发生速度约为 $|m_{s}=0\rangle \leftrightarrow |m_{s}=\pm 1\rangle$ 跃迁上弛豫的两倍。我们观测到的速率在四个数量级上独立于 NV 浓度，表明它们受自旋-声子相互作用限制。我们发现，295 K 下 NV 理论上可达到的最大相干时间限制为 6.8(2) ms。最后，我们对结果进行了理论分析，表明来自准局域声子的类 Orbach 弛豫或自旋-声子哈密顿量中高阶项的贡献是 $|m_{s}=-1\rangle \leftrightarrow |m_{s}=+1\rangle$ 弛豫背后的主导机制，这激励了未来对该弛豫速率温度依赖性的测量。