發(fā)布時(shí)間：2020-08-07 22:25

【摘要】：精密測量是物理學(xué)中的一個重要研究方向,將某個物理量測量測準(zhǔn)不僅具有工程上的意義(如航空航天、基建等),更有助于人們發(fā)現(xiàn)新物理。因?yàn)樵诟⒂^的尺度內(nèi)往往蘊(yùn)含著新的物理現(xiàn)象。隨著量子力學(xué)的發(fā)展,人們可以借助各種量子效應(yīng),使探測結(jié)果達(dá)到更高的測量精度,即量子精密測量。它使測量結(jié)果不僅接近標(biāo)準(zhǔn)量子極限,還進(jìn)一步逼近海森堡量子極限。金剛石氮空位(NV色心)是一個具有各種優(yōu)良性質(zhì)的固態(tài)單自旋量子體系,借助NV色心我們不僅可以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算、量子模擬還可以進(jìn)行各種量子精密測量的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)槲覀冊谑覝卮髿鈼l件下,就能用激光初始化和讀出NV電子的自旋狀態(tài)。同時(shí),我們還能用微波和射頻來操控NV中電子或者核的量子態(tài)。更重要的是,NV色心體系的哈密頓量對溫度、電場、磁場以及自旋耦合都有可觀測的物理效應(yīng)。得益于逐漸成熟的操控技術(shù)和量子精密測量方法,我們可以用NV色心對多種物理量進(jìn)行量子精密測量。本論文主要研究了基于NV色心的量子精密測量,提出了一種通過測量BS(Bloch-Siegert)平移效來同時(shí)測準(zhǔn)未知交變磁場幅度和頻率的方法。該方法和以往的方法相比測量條件溫和,精度、帶寬和空間分辨率均較高。本文還基于NV色心體系,用自由感應(yīng)衰減的方法測量該體系中氮原子與電子的超精細(xì)耦合常數(shù)及氮原子的核四極矩。自由感應(yīng)衰減的精度是標(biāo)準(zhǔn)量子極限,也是目前測量頻率最準(zhǔn)的方法。通過本實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)中有關(guān)NV體系中電子和氮核的旋磁比已經(jīng)無法滿足當(dāng)前所用方法的精度要求,即我們可以用自由感應(yīng)衰減的方法,進(jìn)一步修正更多NV體系中的物理常數(shù),有助于人們對NV色心體系更深入地了解。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O413.1
【圖文】：

經(jīng)典費(fèi)舍爾信息和量子費(fèi)舍爾信息的關(guān)系

圖２．１黑色部分表示碳原子，紫色部分表示氮原子，灰色部分表示空位

圖２．２左圖為ＮＶ色心的能級結(jié)構(gòu)示意圖，其中綠色的帶箭頭的實(shí)線表示的是激發(fā)光（綠逡逑光），紅色的帶箭頭的實(shí)線表示的是發(fā)出的熒光（紅光）

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 石發(fā)展;基于金剛石室溫固態(tài)單自旋體系的微觀磁共振實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 王亞;固態(tài)量子計(jì)算中動力學(xué)解耦方法抑制退相干的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

本文編號：2784606