理解六方氮化硼中硼空位中心的退相干

六方氮化硼（hBN）已成为量子传感的重要材料，特别是因为它能够容纳自旋活性缺陷，例如带负电的硼空位（V$_\mathrm{B}^-$中心）。V$_\mathrm{B}^-$中心的光学可寻址性和hBN的二维结构使得高空间分辨率和集成到各种平台成为可能。然而，hBN中强磁噪声引起的退相干对基于V$_\mathrm{B}^-$中心的应用的灵敏度构成了根本性限制。理解退相干背后的现象并确定提供最高性能的参数设置，对于推进V$_\mathrm{B}^-$传感器至关重要。本研究采用最先进的计算方法，在从0 T到3 T的宽磁场范围内研究了六方氮化硼中V$_\mathrm{B}^-$中心的退相干。所提供的深入数值和解析分析揭示了各种退相干机制之间复杂的相互作用。本研究确定了由与丰富核自旋浴之间及其内部不同类型的磁相互作用主导的五个不同磁场区域。除了磁场，还研究了零场分裂、核极化以及不同超精细耦合项的影响，这代表着在传感应用中利用V$_\mathrm{B}^-$系综迈出了重要一步。特别是，本研究提出在化学纯的h$^{11}$B$^{15}$N样品中，于适中的$180-350$ mT磁场范围内操作，其相干时间可达$1-20$ $\mu$s，显著超过了低场下$\mathcal{O}( 100~\text{ns})$的$T_2$值。