摘要：具有某些光学活性缺陷的钻石可以用作高度敏感的传感器或量子计算机的Qubits，其中量子信息存储在这些颜色中心的电子旋转状态中。但是，旋转状态必须光学读取，这通常在实验上很复杂。现在，一个团队使用照片电压开发了一种优雅的方法来检测这些缺陷的个体和本地旋转状态。这可能会导致更紧凑的量子传感器设计。...

具有某些光学活性缺陷的钻石可以用作量子计算机高度敏感的传感器或Qubits，其中量子信息存储在这些颜色中心的电子旋转状态中。但是，旋转状态必须光学读取，这通常在实验上很复杂。现在，HZB的一个团队使用照片电压开发了一种优雅的方法来检测这些缺陷的个体和本地旋转状态。这可能会导致更紧凑的量子传感器设计。

固体中的缺陷通常是不受欢迎的，但它们也可以提供美好的新机会，例如在钻石中：在这里，可以引入氮空位中心（NV中心），可以用微波来操纵其自旋状态。然后可以使用光读取单个旋转的信息。这使得掺杂NV的钻石不仅适合高度敏感的传感器，而且还适合量子计算机的Qubits。

到目前为止：光学检测

但是，为了确定每个单独自旋的状态，必须测量从颜色中心发出的光子（携带自旋）。由于旋转翻转时仅发出单个光子，因此该信号非常弱，导致检测复杂的实验设置。

现在：KPFM测量的光电压

HZB的一个团队现在提出了一种解决这个问题的新方法。鲍里斯·内登诺夫（Boris Naydenov）博士说：“这个想法是，这种缺陷中心不仅具有旋转状态，而且还具有电荷。”为了探测这些电荷，他们修改了一种原子力显微镜的变体，称为开尔文探针显微镜（KPFM）：在此过程中，激光器激发了NV中心，从而产生了由表面状态捕获的自由电荷载体，从而在NV中心周围产生可测量的电压。

捕获旋转动力学

Sergei Trofimov说：“光电压取决于NV中心的电子自旋状态，因此我们实际上可以读取单个旋转。” Sergei Trofimov说。此外，使用新方法，甚至可以通过使用微波激发连贯地操纵旋转状态来捕获自旋动力学。

前景：基于钻石的小设备

能源转换和量子信息科学部门的旋转负责人克劳斯·利普斯（Klaus Lips）说：“这将为开发真正的微小和紧凑的基于钻石的设备开发，因为所需的一切都是合适的触点，而不是复杂的显微镜光学器件和单光子探测器。” Lips估计，新开发的读数方法也可以用于其他固态物理系统中，在其他固态物理系统中，已经观察到了自旋缺陷的电子自旋共振。”