出版物
2022
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(2022) Commun Nat。 13， 7527页。 摘要
量子芝诺和反芝诺范式迄今为止已经解决了
通过非选择性耦合到不变浴的量子系统的进化控制
在适当的时间间隔进行测量。我们fundamentallymodify
这些范例通过理论和实验引入，
通过选择性的测量来控制浴态的概念
系统(一个量子比特)。我们表明，在间隔对应的反芝诺
在体系-浴交换体系下，进行了一系列的测量
强烈相关的结果。这些相关性可以显著增强
浴态纯度高，产生低熵稳态的浴态。的
在测量完成后，净化浴状态还会持续很长时间。这样的
净化使自旋浴作为长寿命量子得以利用
记忆或者量子增强传感器。这个实验涉及一个
用核自旋浴反复探测金刚石的缺陷中心
在低温。 -
(2022) 理论物理。启应用。 18， 054016页。 摘要
绘制单电子自旋的位置是纳米级磁共振成像和量子网络表征等应用非常需要的能力。在这里，我们展示了一种基于旋转外部磁场的方法，以确定量子自旋传感器附近单电子自旋的精确位置。我们利用金刚石中的氮空位中心作为量子传感器，通过改变磁场矢量，将晶体中的偶极耦合调制为近似电子自旋。偶极耦合的调制包含了自旋坐标的信息，从中我们提取了它的位置，不确定性为0.9 Å。我们表明，该方法可以用于定位电子自旋纳米精度高达10纳米远的传感器。我们讨论了该方法在超精细耦合电子自旋定位中的适用性，并表明它可以应用于氮氧化物自由基的定位。磁层析成像方法可用于研究单个分子结构的距离测量。
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(2022) 出来了。 2210.05542 p。 摘要
利用量子算法，量子传感器可以在大动态范围内实现海森堡灵敏度极限。自适应相位估计算法(PEA)是一个例子，证明了实现如此高的灵敏度与单发读出(SSR)传感器。然而，由于测量的低对比度性质，在非ssr传感器上使用自适应PEA不是微不足道的。在这种PEA算法中，考虑测量的平均性质的标准方法是使用基于“多数投票”的方法。虽然该方法易于实现，但由于测量中存在噪声，更容易出错。为了减少这些错误，从批量选择的二项分布技术最近被证明在理论上更优越，因为从平均测量的所有结果范围都被考虑在内。在这里，我们首次应用了实时非自适应PEA的非ssr传感器与二项分布方法。我们比较了二项式分布方法和多数投票方法在环境条件下使用金刚石氮空位中心作为非ssr传感器的灵敏度。我们的结果表明，二项分布方法在较短的传感时间内获得了更好的灵敏度。为了进一步提高灵敏度，我们提出了一种控制读出相位的自适应算法，从而控制测量基集。 We show by numerical simulation that adding the adaptive protocol can further improve the sensitivity in a future real-time experiment.
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(2022) 出来了。 2210.06103 p。 摘要
退相干率是量子比特、存储器和传感器性能的一个关键参数。快速估计这些时间尺度对于高效表征大型量子器件阵列以及在传感器操作期间实现峰值灵敏度是必要的。确定量子系统退相干率的通常方法包括一系列实验，探测参数的整个预期范围，并在后处理中提取结果估计。在这里，我们提出了一种基于简单的分析更新规则的自适应贝叶斯方法，利用在先前实验中获得的信息，实时估计量子系统中的关键退相干时间尺度(T1, T * 2和T2)。与标准的曲线拟合方案相比，这种方法将达到给定不确定性所需的时间减少了一个数量级，这取决于具体的实验。通过对灵敏度而不是方差进行优化，可以实现一个因子~ 2的进一步加速。
为了实验证明我们的在线自适应方法的有效性，我们将其应用于与金刚石中氮空位(NV)中心相关的单个电子自旋量子比特，在实时微控制器上实现贝叶斯推理，时间不到50 μs，比以前在类似条件下实现的时间短了一个数量级，与每次测量的持续时间相比可以忽略不计。我们的协议可以很容易地应用于不同类型的量子系统。 -
(2022) 理论物理。启的研究。 4， 013098页。 摘要
金刚石中浅层氮空位(NV)中心可以被放置在离目标较近的位置，因此在纳米磁测中具有广阔的应用前景。为了研究本征磁性，零场测磁是很有必要的。然而，对于零磁场下的浅NV中心，金刚石表面附近的应变会导致自旋态之间的水平反交叉，从而导致频率对磁信号不敏感的时钟跃迁。此外，来自表面的电荷噪声会引起额外的自旋退相干，从而降低磁灵敏度。在这里，我们演示了相对较强的超精细耦合(130兆赫)从第一壳13C核自旋可以为NV中心自旋提供一个有效的偏置场，从而打破时钟跃迁条件，抑制电荷噪声。在我们的设置中，超细偏置将直流磁灵敏度提高了22倍。由于强超细场对电荷噪声的抑制作用，零场下的交流磁测也由于核自旋浴的存在而达到退相干所设定的极限。此外，NV中心自旋跃迁的130 MHz分裂允许在两个分离良好的频率(~2.870 +/- 0.065 GHz)同时松弛磁噪声，提供零场下高频噪声的(低分辨率)频谱信息。在纳米尺度磁共振成像中，超细偏置增强零场测磁技术可以与动态解耦技术相结合，增强单分子磁共振波谱，提高频率分辨率。
2021
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(2021) 自然材料。 20. 8， p . 1079 - 1084 摘要(所有作者)
在二维范德华材料(1、2、3、4、5、6、7、8)的原子层中，已经发现了过多的单光子发射器。在这里，我们报告了一组嵌入六方氮化硼的孤立光学发射器，显示光学检测磁共振。缺陷自旋表现出~2的各向同性ge因子，并且在10 MHz以下出现零场分裂。一类缺陷的光动力学与基态电子自旋顺磁性相容。窄的和不均匀拓宽的磁共振谱明显不同于已知的平面内缺陷的谱。我们确定了~10 MHz的超精细耦合。它的角度依赖表明一个未配对的，平面外离域的π轨道电子，可能源于取代的杂质原子。我们提取了自旋晶格弛豫时间T1为13-17 μs，估计自旋相干时间T2小于1 μs。我们的结果为六方氮化硼中单旋旋缺陷的结构、组成和动力学提供了进一步的见解。
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(2021) 物理评论应用。 15日, 3. 034066. 摘要
自由基对及其所经历的动力学在许多化学和生物系统中普遍存在。具体地说，有人提出自由基对机制是由相对较强的超精细相互作用与其固有核自旋环境造成的。虽然这一机制的存在是无可争议的，但纳米尺度的细节仍有待实验证明。在这里，我们分析了量子传感器在检测弱磁场存在下单个自由基对的自旋动力学(非马尔可夫)中的作用。我们展示了如何使用量子控制方法来分离自由基对机制在进化的各个阶段的动力学。我们期望这些发现对理解磁接收的物理机制和其他生物化学过程的微观细节有意义。
2020
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(2020) 自然通讯。 11日, 6405. 摘要(所有作者)
量子技术的原子自旋需要以纳米级的精度单独处理和定位。C60富勒烯笼为原子自旋提供了坚固的包装，同时允许在纳米尺度上进行原位物理定位。然而，实现单自旋水平的读出和控制内富勒烯至今仍是难以捉摸的。在这项工作中，我们在4.7 K金刚石中使用单个近表面氮空位(NV)中心演示了C60矩阵中封装的氮自旋(14N@C60)上的电子顺磁共振。利用NV和内富勒烯电子自旋之间的强磁偶极相互作用，我们演示了射频脉冲控制的Rabi振荡，并测量了封装自旋上的自旋回波。利用二阶摄动理论对结果进行建模，揭示了一种增强的超精细相互作用和零场分裂，可能是由金刚石表面吸附引起的。这些结果证明了控制单个内生富勒烯的第一步，并可能构建大规模的内生富勒烯量子机器，可以使用标准定位或自组装方法进行缩放。
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(2020) 纳米快报。 20. 1， p . 463 - 469 摘要
耦合微和纳米力学振荡器是新兴量子技术的基础和技术利益。在与长寿命的固态自旋连接后，即使在环境条件下，量子混合系统的相干操纵也成为可能。虽然这些系统作为量子总线诱导远程自旋-自旋相互作用的能力已经被知道，但将电子/核自旋相干耦合到多个振子的共模并将其机械运动映射到自旋极化的可能性尚未得到实验证明。我们在这里报告了耦合悬臂系统的自旋与共模界面的实验，并通过将一个振子辐射诱导的超低力转换到一个遥远的自旋来显示它们的相关性。进一步，我们分析了由共模引起的相干自旋-自旋耦合，并估计了远自旋之间的纠缠产生。
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(2020) 国家科学评论。 8， p . nwaa194 摘要
金刚石中的氮空位(NV)中心在环境条件下具有较长的自旋相干时间，是一种很有前途的量子传感器。然而，它们的自旋共振对温度等非磁性参数相对不敏感。磁性-纳米颗粒-纳米金刚石混合温度计，其中温度变化转化为居里温度附近的磁场变化，被证明具有增强的温度敏感性(11mK Hz)−1/2(phy)。Rev. X 8, 011042(2018)]，但灵敏度受到纳米钻石中综旋光谱展宽的限制。为了克服这一限制，我们在这里展示了一种改进的混合纳米温度计设计，使用金刚石纳米柱中的单个NV中心与铜镍合金的单个磁性纳米颗粒耦合，并证明了76 μK Hz的温度灵敏度−1/2。这种混合设计能够检测2毫开尔文的温度变化，时间分辨率为5毫秒。超灵敏纳米温度计为研究纳米尺度系统中的热过程提供了一种新的工具。
2017
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(2017) 科学报告。 7， 14758. 摘要(所有作者)
低维宽带隙半导体利用亚带隙激发开辟了量子光学的新领域。在这一领域，六方氮化硼(h-BN)被报道拥有单量子发射器(QE)，将QE密度与周长联系起来。此外，过渡金属二卤属化合物(TMDCs)中的曲率/周长在QE的形成中发挥了关键作用。采用无催化剂法制备了曲率丰富的氮化硼系准一维氮化硼纳米管。我们发现未经处理的BNNT是稳定QEs的丰富来源，并分析了它们的发射特征，细化到单个纳米管，比较了分散/悬浮材料。结合扫描电子显微镜的高空间分辨率，我们对发射源进行分类并将其精确定位到小于20 nm的尺度，从而对尺寸小于激光激发波长的发射源进行一对一验证，阐明了纳米天线效应。出现了两种发射源:混合/交织BNNT。通过人工弯曲h-BN薄片，可以观察到类似的QE光谱特征。还演示了在商业产品和弯曲区域中使用的溶剂的排放的影响。BNNT中QEs的“开箱即用”可用性，缺乏加工污染，是揭示其原子特征的一个里程碑。 These findings open possibilities for precision engineering of QEs, puts h-BN under a similar 'umbrella' of TMDC's QEs and provides a model explaining QEs spatial localization/formation using electron/ion irradiation and chemical etching.
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(2017) 科学仪器评论。 88年, 1， 013702. 摘要
磁感应和成像仪器是生物和材料科学的重要工具。获得更高的灵敏度和空间分辨率的需求越来越大，使用单个量子比特的实现在两个方向上都有潜在的改进。本文介绍了一种以金刚石氮空位中心为传感器的扫描磁强计。通过量子辅助读出方案以及光子收集效率的进步，与氮空位中心的标准荧光读出相比，我们的设备表现出接近一个数量级的信噪比增强。这是通过比较非辅助和辅助方法在T-1弛豫时间测量中证明的。AIP出版社出版。
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(2017) 科学报告。 7， 14758页。 摘要低维宽带隙半导体利用亚带隙激发开辟了量子光学的新领域。在这一领域，六方氮化硼(h-BN)被报道拥有单量子发射器(QE)，将QE密度与周长联系起来。此外，过渡金属二卤属化合物(TMDCs)中的曲率/周长在QE的形成中发挥了关键作用。我们研究了一种曲率丰富的氮化硼体系——准一维氮化硼纳米管(BNNTs)。我们发现未经处理的BNNT是稳定QEs的丰富来源，并分析了它们的发射特征，细化到单个纳米管，比较了分散/悬浮材料。结合扫描电子显微镜的高空间分辨率，我们对发射源进行分类并将其精确定位到小于20 nm的尺度，从而对尺寸小于激光激发波长的发射源进行一对一验证，阐明了纳米天线效应。出现了两种发射源:混合/交织BNNT。通过人工弯曲h-BN薄片，可以观察到类似的QE光谱特征。还演示了在商业产品和弯曲区域中使用的溶剂的排放的影响。BNNT中QEs的“开箱即用”可用性，缺乏加工污染，是揭示其原子特征的一个里程碑。 These findings open possibilities for precision engineering of QEs, puts h-BN under a similar ‘umbrella’ of TMDC’s QEs and provides a model explaining QEs spatial localization/formation using electron/ion irradiation and chemical etching.
2016
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（2016） 纳米快报。 16日, 11日, p . 7037 - 7045 摘要(所有作者)
新发现的范德华材料，如MoS2、WSe2、六方氮化硼(h-BN)和最近的C2N，引发了密集的研究，以揭示与其2D结构相关的量子行为。最令人感兴趣的是带有单量子发射器的二维材料。h-BN的带隙为5.95 eV，在室温下在紫外和可见光谱范围内具有稳定的单量子发射器。在这篇论文中，我们研究了室温下hBN的结构特征和从体到单层的发射极位置之间的相关性。我们证明了化学蚀刻和离子辐照可以在h-BN中产生发射体。我们分析了发射体的光谱特征，并表明它们的电子跃迁与单个喇曼有源模式h-BN的相互作用主导。光动力学分析揭示了发射器电子状态之间的不同速率。该发射器即使在环境条件下和单分子层中也表现出优异的光稳定性。比较不同发射器之间的激发极化揭示了缺陷取向与h-BN六方结构之间的联系。hBN具有鲜明的光谱特征、颜色多样性、室温稳定性、长寿命亚稳态、易于制造、发射器接近环境、突出的化学稳定性和生物相容性，为传感和量子光子学应用提供了一类全新的系统。
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（2016） 磁共振杂志。 269年, p . 225 - 236 摘要
不同的方法提高了电子磁共振或核磁共振对单自旋水平的灵敏度。对于光学探测来说，观察单个电子自旋或核自旋基本上已经成为常规。通常情况下，正在使用的系统经过精心设计，允许单自旋检测和操作，在这些系统中，金刚石自旋缺陷排名非常高，即使在环境条件下和一组通用的纳米结构中，它们也可以被处理、读取和连贯控制。这使它们成为一种新型传感器，已被证明可以探测单电子和核自旋以及力、压力和温度等其他量。采用经典NMR和EPR的脉冲序列，并结合高分辨率光学显微镜，接近目标样品和纳米级尺寸，金刚石传感器有可能构成一类具有单自旋灵敏度的新型磁共振探测器。由于金刚石传感器可以在环境条件下工作，因此它们在众多学科中提供了潜在的应用。在这里，我们回顾了不同的现有磁共振技术，重点是金刚石缺陷自旋传感器，展示了它们作为具有纳米尺度空间分辨率的超灵敏磁共振多功能传感器的潜力。
2015
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(2015) 纳米快报。 15日, 8， p . 4942 - 4947 摘要
为了研究超顺磁性纳米颗粒的磁动力学，我们使用扫描探针松弛法和金刚石中氮空位(NV)中心的失相法，表征了单个10 nm磁铁矿颗粒的自旋噪声。此外，我们还展示了NV灵敏度依赖于所应用的退相干测量方法的各向异性。通过比较在NV中心扫描纳米颗粒时弛豫(T-1)和失相(T-2)时间的变化，我们能够利用Ornstein- Uhlenbeck模型提取纳米颗粒的直径和与NV中心的距离。这种扫描探针技术在未来可用于描述医疗应用和基本磁性纳米颗粒行为的不同自旋标签替代品。
2013
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(2013) 自然纳米技术。 8， 9， p . 639 - 644 摘要(所有作者)
超导量子干涉器件(squid)可用于探测弱磁场，传统上是最灵敏的磁力计。然而，由于它们的有效尺寸相对较大(约为1 mu m)(1-4)，到目前为止，这些器件还无法达到检测单个电子(5,6)的自旋磁矩(mu(B))所产生的场所需的灵敏度水平。在这里，我们展示了直径小至46纳米的纳米squid可以在锋利的尖端上制造。纳米squid的通量噪声极低，为50 n Phi(0) Hz(-1/2)，自旋灵敏度低至0.38 mu(B) Hz(-1/2)，这几乎比以前的器件(2,3,7,8)好两个数量级。它们还可以在广泛的磁场范围内工作，在1 t时提供0.6 mu(B) Hz(-1/2)的灵敏度。我们的纳米squid的独特几何结构使它们非常适合扫描探针显微镜，我们使用该设备对II型超导体中的涡流进行成像，间隔120 nm，并记录由交流电引起的低至50 nT的磁场。
2012
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(2012) 科学仪器评论。 83年, 7， 摘要
我们描述了一种基于超导量子干涉器件(SQUID)的新型扫描探针显微镜，该器件位于尖端的尖端。squid - in -tip被粘在石英音叉上，允许在尖端样品分离几纳米处扫描。SQUID的磁通灵敏度为1.8 mu Phi(0)/根Hz，空间分辨率约为200 nm，可进一步提高。这种高灵敏度、空间分辨率、带宽和非常接近样品的结合，为研究纳米尺度上的动态磁现象提供了强大的工具。squid - in -tip显微镜的潜力是通过对涡旋晶格和超导体中局部交流磁响应的成像来证明的。(C) 2012年美国物理研究所。［http://dx.doi.org/10.1063/1.4731656]
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(2012) 第26届国际低温物理会议(Lt26)， 1-5分。 400年, 摘要
我们提出了一种新颖设计的SQUID，它是在拉伸石英管的尖端上通过简单的3步蒸发工艺制造的，不需要任何额外的加工、图版或光刻。所得到的器件具有典型直径在75 - 300纳米范围内的SQUID环路。它们在高达0.6 T的磁场中工作，通量灵敏度为1.8 mu Phi(0)/Hz(1/2)，磁场灵敏度为10(-7)T/Hz(1/2)，这对应于铝squid的自旋灵敏度为65 mu B/Hz(1/2)。尖端的形状和SQUID线圈的小面积，以及它的高灵敏度，使我们的设备成为扫描SQUID显微镜的优秀工具:将SQUID-在尖端粘在石英音叉的齿上，我们成功地获得了有图案的铌薄膜和磁场中超导薄膜涡流的磁图像。
(所有作者)
2010
2009
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(2009) 物理评论B。 80年, 2， 摘要
使用微米级温度计和霍尔棒，我们报告了分子磁体Mn-12醋酸酯中两种类型的磁雪崩(突然自旋反转)的局部温度和局部磁化强度的时间分辨率研究，对应于主要的慢弛豫晶体形式的雪崩和存在于这种材料的所有生长晶体中的快弛豫小物种的雪崩。使用了一种实验方案，可以在不触发另一种雪崩的情况下研究每种类型的雪崩，并且可以同时研究两种类型的雪崩。在磁性制备的样本中，两种类型的雪崩都能发生，小物种的雪崩被发现是大物种雪崩的催化剂。
2007
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(2007) 物理评论B。 76年, 17日, 摘要
在沿分子磁体Mn(12)醋酸单晶易轴施加的固定磁场中，使用电线加热器点燃磁雪崩，我们报告了局部磁化强度随磁场变化的快速局部测量和时间分辨测量。除了确认传播速度的最大值外，我们还发现雪崩在阈值温度下触发，该阈值温度在共振磁场中表现出明显的最小值，这表明热辅助量子隧穿在分子磁体中磁雪崩的点火和传播中起着重要作用。