量子自旋调控的微位移检测系统设计与测量

来源：计量学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：李中豪,刘雨奇,张浩,刘鑫,张家璇

单位：中北大学 仪器与电子学院,山西太原030051

摘要：以氮空位(NV)色心磁强计为基础,量子自旋调控为技术手段,结合空间梯度磁场的均匀变化,实现基于固态量子自旋的高精度微位移检测。首先,通过永磁体构建均匀变化的梯度磁场,并获得梯度磁场与位移的关联关系;其次,搭建量子自旋调控系统,并通过光探测磁共振(ODMR)确定自旋共振频点,利用拉比振荡(Rabi)确定量子调控翻转周期,完成拉姆齐(Ramsey)序列参数的测定;最后,基于Ramsey磁场测量原理,完成Ramsey所对应的荧光强度与磁场梯度变化的测试,进而实现微位移的高分辨测量,位移的最小可分辨力约为104nm。

关键词：几何量计量;微位移;固态量子自旋;氮空位色心;磁强计;拉姆齐

基金资助：国家自然科学基金(62103385)