中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室
- 作品数：13 被引量：23H指数：3
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- 相关领域：理学一般工业技术自动化与计算机技术机械工程更多>>
- 实验研究DQC1算法中的量子失谐
- 2022年
- 量子失谐被认为是确定性单比特量子计算(DQC1)中指数加速的来源。在实际噪声环境下实现DQC1算法并研究其中量子失谐的作用具有重要意义。我们在电子自旋共振(ESR)体系上演示了DQC1算法,并且观察到了非零的量子失谐。此外,我们发现量子失谐的大小与初态的纯度α及量子Fisher信息的大小具有对应关系。实验结果为揭示量子失谐在DQC1中的作用提供了有力证据,并有助于进一步理解量子算法中指数加速的来源。
- 李廷伟伍旸金芳洲荣星
- 关键词：电子自旋共振
- 金刚石表面纳米尺度水分子的相变观测
- 2022年
- 水是自然界中最重要的物质之一,研究界面或受限体系的水分子动力学具有重要的科学意义.近些年新兴的基于氮-空位(NV)色心的纳米磁共振技术可以同时观测纳米尺度的核磁信号和温度.本文利用单个NV色心成功探测到金刚石表面纳米尺度水分子分别在固态和液态条件下的核磁信号,并通过改变温度成功观测到该纳米尺度水层的固-液相变.实验结果表明,基于NV色心的核磁共振技术可以有效地探测纳米尺度物质的结构和动力学行为,为纳米尺度受限体系相关科学的研究提供新的探测手段.
- 杨志平孔熙石发展杜江峰
- 多量子比特核磁共振体系的实验操控技术被引量：1
- 2017年
- 随着量子信息与量子计算科学的发展,量子信息处理器被广泛地用于量子计算、量子模拟、量子度量等方面的研究.为了能在实验上实现这些日益复杂的方案,将量子计算机的潜能转化成现实,需要不断提高可操控的量子体系比特位数,实现更复杂的量子操控.核磁共振自旋体系作为一个优秀的量子实验测试平台,提供了丰富而又精密的量子操控手段.近几年来在此平台上进行了不少的多量子比特实验,发展并积累了一系列的多量子比特实验技术.本文首先阐述了核磁共振体系多量子比特实验中的实验困难,然后结合7量子比特标记赝纯态制备以及其他有关实验,对多比特实验过程中应用到的实验技术进行介绍.最后对核磁共振体系多量子比特实验技术方向的进一步研究进行了总结和展望.
- 潘健余琦彭新华
- 关键词：核磁共振量子计算
- 量子体系中实现动力学环绕非厄米奇异点
- 2021年
- 非厄米量子物理具有许多不同于传统厄米量子物理的新奇性质,对量子计算、量子精密测量、拓扑物理等领域产生了重要的影响,成为近年来的研究热点。奇异点是非厄米哈密顿量的能级简并点,在能谱图中,奇异点附近有独特的拓扑结构,引发了一系列新奇的物理现象和应用。对奇异点相关物理的实验研究最早是在光学、波导等经典体系展开的,并取得了诸如单模激光、单向传输、基于奇异点的探测灵敏度提升等重要成果。最近,在量子体系对非厄米哈密顿量的研究也进展迅速,超冷原子、金刚石氮—空位色心、超导、光子等体系都实现了非厄米演化。
- 荣星杜江峰
- 关键词：量子物理哈密顿量奇异点量子体系物理现象量子计算
- 自旋交叉科学研究
- 2021年
- 自旋是自然界粒子的基本属性,在现代科技如磁共振影像、磁存储中有着重要应用。近三十年来,随着实验技术的巨大进步,人们对自旋的调控达到了新的高度,现已能在微观尺度上对少量乃至单个自旋进行高精度地控制和测量,为开启全新的自旋应用带来了重大机遇。通过发展新颖的具备变革性特征的自旋科学技术,有望促成前沿交叉科学研究中的重大突破,并催生出一批有可能对人类社会带来深远影响的重要科技。自旋交叉科学的研究已在世界范围内得到高度重视,呈现出各国激烈竞争的局面。本文简要介绍了该领域的主要研究进展、关键问题和发展趋势,并对国际竞争中我国如何巩固和扩大在该领域的优势给出了一些政策性建议。
- 杜江峰张琪居琛勇荣星石发展陈三友
- 关键词：自旋
- 基于金刚石氮-空位色心的精密磁测量被引量：12
- 2018年
- 磁是一种重要的物理现象,对其进行精密测量推动了许多科技领域的发展.各类测磁技术,包括霍尔传感器、超导量子干涉仪、自旋磁共振等,都致力于提升空间分辨率和灵敏度.近年来,金刚石中的氮-空位色心广受关注.这一固态单自旋体系具有许多优点,例如易于初始化和读出、可操控、具有较长相干时间等,这使得它不仅在量子信息、量子计算等领域崭露头角,而且在量子精密测量上显现出巨大的应用前景.基于氮-空位色心,利用动力学解耦、关联谱等技术,已实现若干高灵敏度、高分辨率的微观磁共振实验,其中包括纳米尺度乃至单分子、单自旋的核磁共振和电子顺磁共振.氮-空位色心也可以用于微波和射频信号的精密测量.本文对围绕上述主题开展的一系列研究工作进行综述.
- 彭世杰刘颖马文超石发展杜江峰
- 关键词：磁共振
- 月球粒子辐射探测与新粒子寻找
- 2022年
- 随着月球探索的深入,月球展现出了在科学研究方面的巨大潜力,其独特的环境将为研究基本粒子物理、天体和宇宙学以及寻找新粒子提供重大机遇。空间粒子辐射携带着天体和宇宙自身起源与演化的信息,对空间粒子辐射的探测是研究天体和宇宙学的重要和独特的手段。空间粒子辐射与生命体、材料、仪器等的作用效应对在空间和月球上开展相关的研究是至关重要的。月球的独特环境也为寻找轴子和磁单极子等超出粒子物理标准模型的新粒子提供了新窗口。本文将讨论月球粒子辐射探测,以及在月球上利用超高灵敏度的探测方法和手段寻找新粒子。
- 江敏徐来林赵政国
- 关键词：深空探测轴子磁单极子
- 基于金刚石量子传感的纳米磁成像及凝聚态物理应用被引量：3
- 2020年
- 作为凝聚态物理的重要方向,磁性的研究不仅是发展自旋电子学器件的基础,也是突破已有材料和器件功能壁垒的关键之一。磁性材料的纳米分辨率成像对认识和理解物质微观性质至关重要。金刚石中的氮-空位(NV)色心是一种对磁信号敏感的原子缺陷,经过十余年的深入研究,其已经发展为兼具高灵敏度和高空间分辨率的磁量子传感器,能够以纳米分辨率对单层磁性材料进行成像。它作为一种广谱(DC-GHz)、高灵敏度(nT/Hz^1/2)、高空间分辨率(~10 nm,理论极限~1 nm)的磁成像技术,可以对包括二维磁性材料、电流分布、电导率分布乃至单个电子自旋,少数个核自旋进行纳米磁成像。文章从NV色心微观结构和性质出发,介绍其作为量子传感进行磁信号探测和成像的原理;进一步从技术层面介绍谱仪的构成和探针制备;最后选取有代表性的工作,简要介绍NV扫描显微镜在各方面的应用。
- 丁哲石发展杜江峰
- 关键词：金刚石
- 基于双跃迁方法的温度鲁棒金刚石磁测量方法
- 2023年
- 作为一种具有良好发展前景的室温固态传感器,基于氮-空位(NV)色心的金刚石磁力计在近年来得到了巨大的发展,大量工作展示了其在实现高空间分辨率和高灵敏度方面的潜力。尽管如此,考虑到在大多数应用场景中通常难以避免温度漂移的影响,NV色心零场分裂D对温度的依赖性使得金刚石磁测量方法在实际应用中面临巨大的挑战。在本文中,我们展示了一种基于双跃迁方法的温度鲁棒金刚石磁测量方法,通过在|m_(s)=±1>态未完全退简并的情况下,同时利用|m_(s)=0>次能级和|m_(s)=±1>次能级间的跃迁测量磁场,可以使由温度漂移导致D变化所产生的影响被抵消掉。目前,该方法已经可以使磁测量结果的漂移降低为原来的1/7,通过后续的改进,这种温度鲁棒的金刚石磁测量方法有望在未来被应用于生物磁学和空间科学研究中。
- 谢才津朱云彬谢一进李廷伟张闻哲王毅凡荣星
- 固态单自旋量子控制研究进展被引量：1
- 2022年
- 在量子物理领域的研究中,量子控制是必不可少的.精确高效的量子控制,是利用量子系统进行实验研究的前提,也是量子计算、量子传感等应用的基础.金刚石氮-空位色心作为固态自旋体系在室温下相干时间长,可用光学方法实现初始化和读出,通过微波射频场能实现普适的量子控制,是研究量子物理的优秀实验平台.本文从量子控制出发介绍金刚石氮-空位色心体系在量子物理领域取得的代表性成果,主要讨论了1)金刚石氮-空位色心的物理性质和量子控制原理,2)氮-空位色心的退相干机制,3)单自旋量子控制的相关应用及最近的研究进展.
- 李廷伟荣星荣星
- 关键词：量子控制量子逻辑门
