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我国学者实现高灵敏金刚石量子传感器

培育钻石小助手    2020-07-10 15:01:54    本文来源:培育钻石信息网    责任编辑:培育钻石小助手

据科技日报报道,近日,中国科大杜江峰院士等提出并通过实验实现了一种以人造钻石金刚石氮-空位(NV)色心单自旋为量子传感器(简称“金刚石量子传感器”)的电探测方法,并首次实现了合成钻石金刚石近表面电噪声信息的提取,为合成钻石金刚石量子传感器在电探测方向的应用提供新的途径。

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(a) 实验示意图,人造钻石金刚石表面覆盖电极施加电场,旁边放上通电流的螺线管施加磁场。

(b) NV色心新本征态的能级随电极电压(即电场,红线及圆环所示)与螺线管内电流(即磁场,蓝线及方块所示)的关系,可见其仅对电场变化有响应。

据悉,科研人员提出了一种能抑制磁信号和噪声同时对电场敏感的方法。他们设计了一种连续动力学解耦序列,形成特定的缀饰态空间,有效地抑制了NV色心对磁场的响应,同时保留对电场的线性响应,从而构建了一个更加有效的电信号量子传感器。

此外,研究人员还通过建立模型与定量的实验研究这两处电噪声,发现它们之间存在显著的相关性。新方法对磁噪声呈现出高度抑制的作用,因此人造钻石金刚石可以被用于近表面纯电噪声信息的提取,还有助于更准确地分析表面噪声的性质和来源,从而进行针对性的消除。

值得一提的是,研究成果以“编辑推荐”形式发表在《物理评论快报》上。同时,由于其具有室温大气环境下单个电子电荷的探测灵敏度,还可用于凝聚态以及半导体等材料的电信号表征。



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