光敏分子与量子相干自旋中心实现单光子探测的理论
量子物理
2019-06-06 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
固体中色心（如金刚石中的氮空位（NV）中心）在常温下的长自旋相干时间，使这些系统成为量子传感的理想候选。量子传感在室温下对极小的外部扰动（包括磁场、电场和温度变化）提供非凡的灵敏度。光敏分子（如视觉中涉及的那些）在吸收单个光子后会改变其电荷态或构象。我们表明，由此产生的局部电场变化以可检测的方式修改了附近量子相干自旋中心的性质。利用正算子值测量（POVMs）的形式体系，我们基于来自自旋中心的荧光循环测量读出，分析了光激发电偶极场，并由此推断光子的到达。我们确定了光子到达的抖动时间和测量错误概率。我们预测，在光敏分子周围配置多个独立的自旋传感器将大幅抑制测量误差。
引用
@article{arxiv.1906.01800,
title = {Theory of Single Photon Detection by a Photoreceptive Molecule and a Quantum Coherent Spin Center},
author = {N. J. Harmon and M. E. Flatté},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.01800},
year = {2019}
}