Векторная магнитометрия с помощью одиночного комплекса NV^–13C в алмазе

Предложен метод векторной магнитометрии, реализуемой с помощью одиночной спиновой системы NV–¹³С в алмазе, основанный на априорном знании характеристик сверхтонкого взаимодействия и наличии экспериментально измеренных положений линий в спектре оптически детектируемого магнитного резонанса такой системы. Метод экспериментально апробирован на системе NV–¹³C, в которой атом ¹³С расположен в третьей координационной сфере NV-центра.

1. J. P. Dowling, G. L. Milburn. Phil. Trans. R. Soc. London A, 361 (2003) 1655—1674

2. W. P. Schleich, K. S. Ranade, C. Anton, M. Arndt,•M. Aspelmeyer, M. Bayer,•G. Berg, T. Calarco, H. Fuchs, E. Giacobino,•M. Grassl, P. Hänggi, W. M. Heckl, I. Hertel,•S. Huelga,•F. Jelezko, B. Keimer, J. P. Kotthaus,•G. Leuchs, N. Lütkenhaus,•U. Maurer, T. Pfau, M. B. Plnio, E. M. Rasel, O. Renn, C. Silberhorn, J. Schiedmayer, D. Schmitt-Landsiedel, K. Schönhammer, A. Ustinov, P. Walther, H. Weinfurter, E. Welzl, R. Wiesendanger, S. Wolf, A. Zeilinger, P. Zoller. Appl. Phys. B, 122 (2016) 130

3. J. J. L. Morton, B. W. Lovett. Annu. Rev. Cond. Matter Phys., 2 (2011) 189—212

4. J. R. Weber, W. F. Koehl, J. B. Varley, A. Janotti, B. B. Buckley, C. G. Van de Walle, D. D. Awschalom. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 107 (2010) 8513—8518

5. D. Awschalom, L. Bassett, A. Dzurak, E. Hu, J. Petta. Science, 339 (2013) 1174—1179

6. D. D. Awschalom, R. Hanson, J. Wrachtrup, B. B. Zhou. Nat. Photon., 12 (2018) 516

7. M. W. Doherty, N. B. Manson, P. Delaney, F. Jelezko, J. Wrachtrup, L. C. L. Hollenberg. Phys. Rep., 528, N 1 (2013) 1—45

8. V. V. Dobrovitski, G. D. Fuchs, A. L. Falk, C. Santori, D. D. Awschalom. Annu. Rev. Cond. Matter Phys., 4, N 1 (2013) 23—50

9. P. Neumann, J. Wrachtrup. Optical Engineering of Diamond, Weinheim, Germany, Wiley-VCH, Wiley (2013) 277

10. L. Rondin, J.-P. Tetienne, T. Hingant, J.-F. Roch, P. Maletinsky, V. Jacques. Rep. Prog. Phys., 77, 2014056503

11. R. Schirhagl, K. Chang, M. Loretz, Ch. L. Degen. Annu. Rev. Phys. Chem., 65 (2014) 83—105

12. P. F. Wang, Z. H. Yuan, P. Huang, X. Rong, M. Q. Wang, X. K. Xu, C. K. Duan, C. Y. Ju, F. Z. Shi, J. F. Du. Nat. Commun., 6 (2015) 6631

13. N. Y. Xu, F. J. Jiang, Y. Tian, J. F. Ye, F. Z. Shi, H. J. Lv, Y. Wang, J. Wrachtrup, J. F. Du. Phys. Rev. B, 93 (2016) 161117

14. C. L. Degen. Appl. Phys. Lett., 92 (2008) 2431

15. K. R. K. Rao, D. Suter. Phys. Rev. B, 94, N 6 (2016) 060101

16. F.-J. Jiang, J.-F. Ye, Z. Jiao, J. Jiang, K. Ma, X. Yan, H. Lv. Chin. Phys. B, 27, N 5 (2018) 057601

17. F.-J. Jiang, J.-F. Ye, Z. Jiao, J. Jiang, K. Ma, X.-H. Yan, H.-J. Lv. Chin. Phys. B, 27, N 5 (2018) 057602

18. A. P. Nizovtsev, S. Ya. Kilin, A. L. Pushkarchuk, V. A. Pushkarchuk, S. A. Kuten, O. A. Zhikol, S. Schmitt, T. Unden, F. Jelezko. New J. Phys., 20, N 2 (2018) 023022

19. Д. А. Варшалович, А. Н. Москалев, В. К. Херсонский. Квантовая теория углового момента, Ленинград, Наука (1975)

20. D. Suter, F. Jelezko. Prog. Nucl. Magn. Res. Spectrosc., 98-99 (2017) 50—62

21. L. Childress, J. McIntyre. Phys. Rev. A, 82 (2010) 033839

22. J. M. Boss, K. Cujia, J. Zopes, C. L. Degen. Science, 356 (2017) 837—840

23. S. Schmitt, T. Gefen, F. M. Stürner, T. Unden, G. Wolff, C. Müller, J. Scheuer, B. Naydenov, M. Markham, S. Pezzagna, J. Meijer, I. Schwarz, M. Plenio, A. Retzker, L. P. McGuinness, F. Jelezko. Science, 356 (2017) 832—837

24. J. Zopes, K. S. Cujia, K. Sasaki, J. M. Boss, K. M. Itoh, C. L. Degen. Nat. Commun., 9 (2018) 4678

25. J. Zopes, K. Herb, K. S. Cujia, C. L. Degen. Phys. Rev. Lett.,121 (2018) 170801

26. M. H. Abobeih, J. Randall, C. E. Bradley, H. P. Bartling, M. A. Bakker, M. J. Degen, M. Markham, D. J. Twitchen, T. H. Taminiau. Nature, 576, N 19 (2019) 411—415

27. H. Oh, J. Yun, M. H. Abobeih, K. Hoon Jung, K. Kim, T. H. Taminiau, D. Kim. Sci. Rep., 10 (2020) 14884