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（ODMR）光探測磁共振實驗套件

光探測磁共振實驗套件是較好的量子教學(xué)教學(xué)工具包，它適用于在量子領(lǐng)域接受培訓(xùn)的本科生和研究生。該實驗系統(tǒng)能夠設(shè)置、控制和讀出基于金剛石NV中心的固態(tài)自旋量子比特中的量子數(shù)據(jù)。該套件允許學(xué)生在室溫下探索和表征量子比特。

光探測磁共振（Optically Detected Magnetic Resonance，ODMR）是指原子、分子的光學(xué)頻率的共振與射頻或微波頻率的磁共振同時發(fā)生的雙共振現(xiàn)象，用ODMR 記錄的是磁共振態(tài)時對光響應(yīng)的變化。ODMR 具有高靈敏度和高分辨率等優(yōu)勢，與熒光、拉曼、圓二色性及閃光光解等實驗技術(shù)有機地結(jié)合起來, 成為研究生物大分子（分子量從幾千到幾百萬）的能態(tài)、結(jié)構(gòu)與過程的有力手段。

利用金剛石氮- 空位（NV）色心作為納米尺度的“量子探針"，結(jié)合ODMR 技術(shù)，可以實現(xiàn)納米級的高空間分辨以及單電子自旋甚至是單個核自旋的超高探測靈敏度，是一種新型的微觀磁共振技術(shù)。NV色心（Nitrogen-Vacancy Center）是金剛石中的一種點缺陷，由一個氮原子替代了金剛石晶格中的一個碳，鄰近位置同時存在一個碳原子的空位，因此被稱為氮- 空位色心。NV 色心通常具備兩種電荷狀態(tài)，帶一個負(fù)電荷狀態(tài)的NV- 和電中性狀態(tài)的NV0，其中帶負(fù)電荷狀態(tài)的NV 色心具備優(yōu)良的光探測磁共振性質(zhì)（文中NV 均指NV-）。

通過脈沖式微波操控量子態(tài)，然后用激光極化NV 色心的同時通過統(tǒng)計熒光光子的計數(shù)來判斷NV 色心當(dāng)前所處的量子態(tài)，利用單自旋體系對外界環(huán)境的敏感性從而得到樣品的相關(guān)屬性。

結(jié)構(gòu)示意圖：

實驗內(nèi)容：

實驗1- 簡介

讓學(xué)生熟悉物理系統(tǒng)（鉆石中的NV）、實驗設(shè)置和采集軟件。

實驗室2- ODMR測量

在各種磁場下進行微波掃頻ODMR測量，并找到NV的共振頻率。

實驗室3-ODMR拉比振蕩

觀察和測量拉比振蕩，既作為微波脈沖長度的函數(shù)，也作為微波脈沖幅度的函數(shù)。

實驗4-弛豫時間

測量此裝置中使用的金剛石樣品中NV中心的弛豫時間（T2、T2、T1）。

實驗5-動態(tài)解耦

動態(tài)解耦序列實驗，如Carr-Purcell Meiboom-Gill、XY8，并測量這些序列中相干時間。

實驗室6-單量子比特操作和量子態(tài)層析成像

執(zhí)行單量子比特操作（布洛赫球中的旋轉(zhuǎn)），并使用量子態(tài)斷層掃描測量門的保真度。

** 關(guān)于系統(tǒng)介紹和實驗課程，詳情可咨詢上海昊量光電設(shè)備有限公司。另外，我司還提供NV色心薄膜，NV色心探針及陣列等，用于單光子源或ODMR探測。