【摘 要】
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极低温、高压强、强磁场等极端条件是发现和调控新奇物态的重要途径.?为了能在极端条件下实现灵敏的物性测量,?需要发展先进的传感探测方案.?基于金刚石氮空位中心的自旋量子传感可实现磁学、电学、力学、热学等物理参数的灵敏测量,?而且拥有微纳尺度的空间分辨率和极其宽泛的工作区间,?有望成为极端条件下灵敏物性测量的重要工具.?本文主要介绍低温、高温、零场、强磁场以及高压强等极端条件下金刚石氮空位中心的光学性质和自旋相干性质,?探讨极端条件下金刚石自旋量子传感所面临的机遇和挑战.?本文也包含自旋量子传感的基础知识和极
【机 构】
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中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 北京 100190;中国科学院拓扑量子计算卓越创新中心, 北京 100190;松山湖材料实验室, 东莞 523808
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极低温、高压强、强磁场等极端条件是发现和调控新奇物态的重要途径.?为了能在极端条件下实现灵敏的物性测量,?需要发展先进的传感探测方案.?基于金刚石氮空位中心的自旋量子传感可实现磁学、电学、力学、热学等物理参数的灵敏测量,?而且拥有微纳尺度的空间分辨率和极其宽泛的工作区间,?有望成为极端条件下灵敏物性测量的重要工具.?本文主要介绍低温、高温、零场、强磁场以及高压强等极端条件下金刚石氮空位中心的光学性质和自旋相干性质,?探讨极端条件下金刚石自旋量子传感所面临的机遇和挑战.?本文也包含自旋量子传感的基础知识和极端条件下量子传感应用进展.
其他文献
在各种物理量中,?温度是最直观和最普遍的量.?温度的剧烈变化通常意味着物体的物理性质出现波动,因此在各个领域中温度往往是重要的指标.?随着科学技术的发展,?许多领域研究和应用的尺度越来越小,?然而在小于10?μm的空间尺度内还没有通用的温度测量方法.?除了空间分辨率的要求,?传感器在测量过程中不应该对被测对象有巨大影响,?金刚石氮-空位(nitrogen?vacancy,?NV)色心是一种稳定的发光缺陷,?通过对其能谱和电子自旋量子态的测量,?可以获得其附近温度、电磁场等物理量的信息.?由于金刚石的化学特
类似于利用强泵浦光调控介质光学性质实现对原共振吸收光的诱导透明,?本文利用实空间量子散射理论研究了如何实现波导光子从全反射到透射的转变.?结果表明,?通过引入辅助四分之一波长谐振器的耦合,可实现原四分之一波长谐振器对共振微波全反射的透射.?利用微纳加工工艺制备了对应上述理论模型的四分之一波长谐振器样品,?在极低温条件下对该样品的微波传输特性进行了实验测试,?观测到了理论预言的微波波段类电磁诱导透明的部分现象,?证实了耦合谐振器的模式重整理论.
基于多组态Dirc-Fock方法和密度矩阵理论,?给出了原子序列双光双电离光电子角分布的计算表达式,开发了相应的计算程序.?利用该程序计算了Ar原子和K+离子np?(n?=?2,?3)壳层的光电离截面、电偶极和非偶极角各向异性参数,?进一步给出了光电子的角分布情况.?结果表明:?在序列双光双电离中两次光电离过程相互影响,?两次光电离的截面以及各向异性参数类似;?在电离阈值附近,?3p壳层和2p壳层光电离截面以及各向异性参数展现出较大的差异,?在远离阈值时,?3p和2p壳层的截面和角各向异性参数变化行为类似
宇宙射线缪子吸收成像技术是一种无损成像技术,?适用于对大尺度的成像目标进行无损探测.?考古学中现有的无损探测方法均存在一定的局限性,?若将缪子吸收成像技术应用于考古领域,?可以作为对传统无损探测方法的重要补充.?本文使用蒙特卡罗GEANT4程序,?对秦始皇陵地宫缪子吸收成像进行研究,?基于已有的秦始皇陵考古数据构建秦始皇陵地宫模型,?根据Reyna提出的海平面缪子能谱公式抽样产生缪子源的信息,?模拟了宇宙射线缪子在秦始皇陵地宫中的输运过程,?并利用图像重建算法实现墓室大小和位置的重构.?模拟结果表明,?利
分子内的电子-振动耦合特性对电子跃迁和分子光谱特征有重要影响,?是分子光谱学研究的中心课题之一.?本文利用具有亚纳米分辨的扫描隧道显微镜诱导发光成像技术,?通过高度局域的隧穿电子来充电激发单个苝四甲酸二酐分子,?研究该分子的瞬时带电态(–2价态)的电致发光特性以及相应的电子-振动跃迁的实空间成像特征.?具有亚分子分辨的光谱成像结果表明,?0-0纯电子跃迁的光子图“两点”亮斑特征是沿分子短轴的,?而某些电子振动峰的光子图“两点”亮斑方向却沿着分子长轴,?相对于0-0跃迁光子图的图案旋转了90°.这表明这些振
量子信息技术是20世纪极具代表性的两种科技进步—量子力学和信息科学技术相结合的新兴领域,其发展需要解决量子信号的产生、处理、传输、同步和存储等一系列问题,?对材料的特性提出了严苛的要求,然而目前还没有一种材料可以在所有功能上都能满足量子信息应用的需要.?掺铒晶体材料在1.5?μm具有光学辐射峰,?并且具有良好的相干特性,?在量子信息技术的若干关键节点都有着巨大的应用前景.?本文结合掺铒晶体的性质,?回顾其在量子存储、量子频率转换、量子光源以及基于离子间相互作用的量子调控等方面的应用进展,?并对可能的发展方
基于广义Zakharov模型,?结合斜入射等离子体的时域有限差分(FDTD)方法与双流体力学方程,?通过由二维麦克斯韦方程等价转换的一维麦克斯韦方程,?与等离子体流体力学方程建立了一个电磁波以不同角度入射电离层传播的数值模型.?分析推导出TEz波在斜入射非线性电离层等离子体的支配方程,?然后推导了适用于计算电离层电磁波传播特性的FDTD算法.?通过仿真来证明该方法在较小倾角下,?电磁波对电离层加热形成Langmuir扰动及其传播特性的准确性和有效性.?结果表明,?在小角度入射下,?大功率高频电磁波在电离层
提出了一种降低光学反馈腔增强吸收光谱(optical?feedback-cavity?enhanced?absorption?spectroscopy,OF-CEAS)系统中干涉噪声影响的干涉抑制方法.?使用Ariy函数分析了透射腔模信号中存在的干涉噪声,?研究发现该系统中的干涉信号源自于光束在前腔镜内的多次反射,?并通过更换3种厚度不同的平面反射镜进行验证.?提出利用Ariy函数拟合得到的干涉信号作为无吸收情况下的背景信号,?与测量气体的吸收信号相减直接获得无背景吸收光谱信号.?该方法有效避免了OF-C
Marangoni效应是一种液体在界面张力梯度作用下的自发流动行为.?液体界面上液体的Marangoni效应在工程技术领域具有重要作用.?本文使用硅油作为驱动液体,?正十六烷作为被驱动液体,?十二烷基硫酸钠溶液作为液体基底,?通过高速相机捕捉正十六烷受驱动铺展的整个过程,?研究了三相液体系统中液滴的Marangoni效应.?实验发现,?正十六烷在硅油的驱动下从内向外铺展,?形成液体圆环.?本文根据正十六烷圆环内、外边界铺展行为,?分析了正十六烷内边界和外边界的铺展原理,?并研究了滴入硅油体积对于铺展过程的
报道了国内首次实现出光功率达到毫瓦量级的单横模1550?nm波段垂直腔面发射半导体激光器(vertical-cavity?surface-emitting?laser,?VCSEL).?设计了基于InAlGaAs四元量子阱的应变发光区结构;?设计并制备了具有隧穿特性的台面结构,?实现了对载流子空穴的高效注入及横向模式调控;?采用半导体分布式布拉格反射镜与介质反射镜结合的方式制备了1550?nm?VCSEL的反射镜结构.?VCSEL中心波长位于1547.6?nm,?工作温度为15?℃时最高出光功率可达到2.