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Centro de vacancia de nitrógeno

Estructura atómica simplificada del centro NV

El centro de nitrógeno-vacante ( centro NV o centro NV ) es uno de los numerosos defectos puntuales fotoluminiscentes del diamante . Sus propiedades más exploradas y útiles incluyen su fotoluminiscencia dependiente del espín (que permite la medición del estado de espín electrónico utilizando resonancia magnética detectada ópticamente ) y su coherencia de espín relativamente larga (milisegundos) a temperatura ambiente. [1] Los niveles de energía del centro NV se modifican por campos magnéticos , [2] campos eléctricos , [3] temperatura , [4] y tensión , [5] que le permiten servir como sensor de una variedad de fenómenos físicos. Su tamaño atómico y sus propiedades de espín pueden formar la base para sensores cuánticos útiles . [6] También se ha explorado para aplicaciones en computación cuántica (por ejemplo, para la generación de entrelazamiento [7] ), simulación cuántica, [8] y espintrónica . [9]

Estructura

Las imágenes inferiores son mapas de fotoluminiscencia espacial (PL) antes y después de la aplicación de un voltaje de +20 V a un diodo Schottky planar . La imagen superior describe el experimento. Los mapas de PL revelan la conversión de centros NV 0 individuales en centros NV − que aparecen como puntos brillantes. [10]

El centro de nitrógeno-vacante es un defecto puntual en la red del diamante . Está formado por un par de vecinos más próximos formado por un átomo de nitrógeno, que sustituye a un átomo de carbono, y una vacante en la red .

Dos estados de carga de este defecto, neutro NV 0 y negativo NV − , se conocen a partir de estudios espectroscópicos que utilizan absorción óptica , [11] [12] fotoluminiscencia (PL), [13] resonancia paramagnética electrónica (EPR) [14] [15] [16] y resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR), [17] que puede verse como un híbrido de PL y EPR; la mayoría de los detalles de la estructura se originan en EPR. El átomo de nitrógeno, por un lado, tiene cinco electrones de valencia. Tres de ellos están unidos covalentemente a los átomos de carbono, mientras que los otros dos permanecen sin unir y se denominan par solitario . La vacante, por otro lado, tiene tres electrones desapareados. Dos de ellos forman un enlace cuasi covalente y uno permanece desapareado. La simetría general, sin embargo, es axial (trigonal C 3V ); uno puede visualizar esto imaginando los tres electrones de vacante desapareados intercambiando continuamente sus roles.

Por lo tanto, el NV 0 tiene un electrón desapareado y es paramagnético. Sin embargo, a pesar de los grandes esfuerzos, las señales de resonancia paramagnética electrónica del NV 0 evitaron la detección durante décadas hasta 2008. Se requiere una excitación óptica para llevar el defecto del NV 0 al estado excitado detectable por EPR; las señales del estado fundamental son presumiblemente demasiado amplias para la detección por EPR. [18]

Los centros NV 0 se pueden convertir en NV − modificando la posición del nivel de Fermi . Esto se puede lograr aplicando un voltaje externo a una unión pn hecha de diamante dopado, por ejemplo, en un diodo Schottky . [10]

En el estado de carga negativa NV − , un electrón adicional se encuentra en el sitio vacante y forma un par de espín S=1 con uno de los electrones vacantes. Al igual que en NV 0 , los electrones vacantes están "intercambiando roles" y preservando la simetría trigonal general. Este estado NV − es lo que comúnmente, y de manera un tanto incorrecta, se denomina "centro de nitrógeno-vacante". El estado neutro no se utiliza generalmente en la tecnología cuántica.

Los centros NV están orientados aleatoriamente dentro de un cristal de diamante. Las técnicas de implantación de iones pueden permitir su creación artificial en posiciones predeterminadas. [19]

Producción

Los centros de nitrógeno-vacante se producen típicamente a partir de centros de nitrógeno sustitucionales simples (llamados centros C o P1 en la literatura sobre diamantes) mediante irradiación seguida de recocido a temperaturas superiores a 700 °C. [11] Una amplia gama de partículas de alta energía es adecuada para dicha irradiación, incluidos electrones, protones, neutrones, iones y fotones gamma. La irradiación produce vacantes reticulares, que son parte de los centros NV. Esas vacantes son inmóviles a temperatura ambiente y se requiere recocido para moverlas. El nitrógeno sustitucional simple produce tensión en la red del diamante; [20] por lo tanto, captura de manera eficiente las vacantes móviles, [21] produciendo los centros NV.

La producción de centros de nitrógeno-vacante en el diamante puede requerir varios pasos. En primer lugar, se debe introducir nitrógeno en la red del diamante, lo que se puede lograr mediante implantación de iones o dopaje delta CVD. En segundo lugar, se deben introducir vacantes, lo que se puede lograr mediante irradiación láser, implantación de iones o irradiación de electrones. Alternativamente, durante el paso de introducción de nitrógeno, también se pueden introducir vacantes. Por último, un paso de recocido a alta temperatura puede ayudar a promover la formación de NV. [22]

Durante la deposición química en fase de vapor del diamante, una pequeña fracción de impureza de nitrógeno sustitucional simple (normalmente <0,5 %) atrapa las vacantes generadas como resultado de la síntesis de plasma. Dichos centros de vacantes de nitrógeno se alinean preferentemente con la dirección de crecimiento. [23] [24] La dopación delta del nitrógeno durante el crecimiento por CVD se puede utilizar para crear conjuntos bidimensionales de centros de NV cerca de la superficie del diamante para una mejor detección [25] o simulación. [26]

El diamante es conocido por tener una tensión reticular relativamente grande. La tensión divide y desplaza las transiciones ópticas de los centros individuales, lo que da como resultado líneas anchas en los conjuntos de centros. [11] [27] Se tiene especial cuidado para producir líneas NV extremadamente nítidas (ancho de línea ~10 MHz) [28] necesarias para la mayoría de los experimentos: se seleccionan diamantes naturales puros de alta calidad o, mejor aún, sintéticos (tipo IIa). Muchos de ellos ya tienen concentraciones suficientes de centros NV desarrollados y son adecuados para aplicaciones. Si no es así, se irradian con partículas de alta energía y se recocen. La selección de una cierta dosis de irradiación permite ajustar la concentración de centros NV producidos de modo que los centros NV individuales estén separados por distancias micrométricas. Luego, los centros NV individuales se pueden estudiar con microscopios ópticos estándar o, mejor, microscopios ópticos de barrido de campo cercano que tienen una resolución submicrométrica. [17] [29]

Estructura esquemática del nivel de energía del centro NV. Las transiciones electrónicas entre los estados 3 A fundamentales y 3 E excitados, separados por 1,945 eV (637 nm), producen absorción y luminiscencia. El estado 3 A se divide por 2,87 GHz [30] [31] y el estado 3 E por 1,42 GHz. [32] Los números 0, ±1 indican el número cuántico de espín m s ; no se muestra la división debida a la degeneración orbital.

Estructura del nivel de energía

El centro NV tiene un triplete de estado fundamental ( 3 A) , un triplete de estado excitado ( 3 E) y dos singletes de estado intermedio ( 1 A y 1 E) . [nota 1] [33] [34] Tanto 3 A como 3 E contienen estados de espín m s = ±1, en los que los dos espines de los electrones están alineados (ya sea hacia arriba, de modo que m s = +1 o hacia abajo, de modo que m s = -1), y un estado de espín m s = 0 donde los espines de los electrones son antiparalelos. Debido a la interacción magnética, la energía de los estados m s = ±1 es mayor que la del estado m s = 0. 1 A y 1 E solo contienen un singlete de estado de espín cada uno con m s = 0.

Si se aplica un campo magnético externo a lo largo del eje del defecto (el eje que se alinea con el átomo de nitrógeno y la vacante) del centro NV, no afecta los estados m s = 0, pero divide los niveles m s = ±1 ( efecto Zeeman ). De manera similar, las siguientes otras propiedades del entorno influyen en el diagrama de niveles de energía (que se analizan con más detalle en #Efectos de los campos externos) :

  1. La amplitud y orientación de un campo magnético estático divide los niveles m s = ±1 en los estados fundamental y excitado.
  2. La amplitud y la orientación de los campos elásticos (deformación) o eléctricos [35] [36] tienen efectos mucho menores pero también más complejos en los diferentes niveles.
  3. La radiación de microondas de onda continua (aplicada en resonancia con la transición entre m s = 0 y (uno de los) estados m s = ±1) cambia la población de los subniveles dentro del estado fundamental y excitado. [36]
  4. Un láser sintonizable puede excitar selectivamente ciertos subniveles de los estados fundamental y excitado. [36] [37]
  5. Los espines circundantes y la interacción espín-órbita modularán el campo magnético experimentado por el centro NV.
  6. La temperatura y la presión afectan diferentes partes del espectro, incluido el cambio entre los estados fundamental y excitado.

La estructura energética descrita anteriormente [nota 2] no es en absoluto excepcional para un defecto en el diamante u otro semiconductor. [38] No fue esta estructura por sí sola, sino una combinación de varios factores favorables (conocimiento previo, fácil producción, biocompatibilidad, inicialización simple, uso a temperatura ambiente, etc.) lo que sugirió el uso del centro NV como un qubit y un sensor cuántico .

Propiedades ópticas

Absorción y emisión óptica del centro NV a temperatura ambiente.

Los centros NV emiten luz roja brillante ( transiciones 3 E → 3 A), si se excitan fuera de resonancia con luz verde visible ( transiciones 3 A → 3 E). Esto se puede hacer con fuentes de luz convenientes como láseres de argón o criptón , láseres Nd:YAG de frecuencia duplicada , láseres de colorante o láseres He-Ne . La excitación también se puede lograr a energías inferiores a la de emisión de fonones cero . [39]

Como el tiempo de relajación desde el estado excitado es pequeño (~10 ns ), [40] [41] la emisión ocurre casi instantáneamente después de la excitación. A temperatura ambiente, el espectro óptico del centro NV no exhibe picos agudos debido al ensanchamiento térmico. Sin embargo, enfriar los centros NV con nitrógeno líquido o helio líquido estrecha drásticamente las líneas hasta un ancho de unos pocos MHz. A baja temperatura también es posible abordar específicamente la línea de fonón cero (ZPL).

Una propiedad importante de la luminiscencia de los centros NV individuales es su alta estabilidad temporal. Mientras que muchos emisores monomoleculares se blanquean (es decir, cambian su estado de carga y se oscurecen) después de la emisión de 10 6 –10 8 fotones, el blanqueamiento es poco probable para los centros NV a temperatura ambiente. [42] [29] Sin embargo, la iluminación láser intensa también puede convertir algunos centros NV − en centros NV 0. [13]

Debido a estas propiedades, la técnica ideal para abordar los centros NV es la microscopía confocal , tanto a temperatura ambiente como a baja temperatura.

Manipulación del Estado

Dinámica de espín en el centro NV en diamante. La transición primaria entre los tripletes de estado fundamental y excitado conserva el espín. La desintegración a través de los singletes intermedios da lugar a la polarización del espín al convertir el espín de m s = ±1 a m s = 0. Se indican tanto las longitudes de onda de absorción como de emisión, [43] ya que difieren debido al desplazamiento de Stokes . [44] [45] Además, se indica el efecto de un campo magnético estático B 0 a lo largo del eje del defecto y el desplazamiento Zeeman resultante . Aquí, γ nv se refiere a la relación giromagnética del centro NV. En muchas aplicaciones, dos de los niveles del estado fundamental se utilizan como un qubit. [46] Las transiciones en este sistema efectivo de dos niveles se pueden inducir utilizando un campo de microondas. 3E-1A y 1E-3A son transiciones no radiativas.

Manipulación óptica del espín

Las transiciones ópticas deben preservar el espín total y ocurrir solo entre niveles del mismo espín total. En concreto, las transiciones entre los estados fundamental y excitado (con espín igual) se pueden inducir utilizando un láser verde con una longitud de onda de 546 nm. Las transiciones 3 E→ 1 A y 1 E→ 3 A no son radiactivas, mientras que 1 A → 1 E tiene una trayectoria de desintegración tanto no radiactiva como infrarroja.

El diagrama de la derecha muestra los estados multielectrónicos del centro NV etiquetados según su simetría (E o A) y su estado de espín (3 para un triplete (S=1) y 1 para un singlete (S=0)). Hay dos estados triplete y dos estados singlete intermedios. [47]

Inicialización del estado de espín

Una propiedad importante de la transición no radiativa entre 3 E y 1 A es que es más fuerte para m s = ±1 y más débil para m s = 0. Esto proporciona la base de una estrategia de manipulación muy útil, que se llama inicialización del estado de espín (o polarización óptica del espín). Para entender el proceso, primero considere una excitación fuera de resonancia que tiene una frecuencia más alta (típicamente 2,32 eV (532 nm)) que las frecuencias de todas las transiciones y, por lo tanto, se encuentra en las bandas vibrónicas para todas las transiciones. Al usar un pulso de esta longitud de onda, se pueden excitar todos los estados de espín desde 3 A hasta 3 E. Un centro NV en el estado fundamental con m s = 0 se excitará al estado excitado correspondiente con m s = 0 debido a la conservación del espín. Después decae de nuevo a su estado original. Para un estado fundamental con m s = ±1, la situación es diferente. Después de la excitación, tiene una probabilidad relativamente alta de decaer al estado intermedio 1 A por transición no radiativa [nota 3] [48] y luego al estado fundamental con m s = 0. Después de muchos ciclos, el estado del centro NV (independientemente de si comenzó en m s = 0 o m s = ±1) terminará en el estado fundamental m s = 0. Este proceso se puede utilizar para inicializar el estado cuántico de un qubit para el procesamiento de información cuántica o la detección cuántica.

A veces, la polarizabilidad del centro NV se explica por la afirmación de que la transición de 1 E al estado fundamental con m s = ±1 es pequeña, en comparación con la transición a m s = 0. Sin embargo, se ha demostrado que la probabilidad de desintegración comparativamente baja para estados m s = 0 con respecto a estados m s = ±1 en 1 A es suficiente para explicar la polarización. [49]

Efectos de los campos externos

Manipulación del giro por microondas

La diferencia de energía entre los estados m s  = 0 y m s  = ±1 corresponde al régimen de microondas . La población se puede transferir entre los estados aplicando un campo magnético resonante perpendicular al eje del defecto. Se pueden explotar numerosos efectos dinámicos ( eco de espín , oscilaciones de Rabi , etc.) aplicando una secuencia cuidadosamente diseñada de pulsos de microondas. [50] [51] [52] [53] [54] Dichos protocolos son bastante importantes para la realización práctica de las computadoras cuánticas . Al manipular la población, es posible cambiar el centro NV a un estado más sensible o estable. [55] [56] Sus propios campos fluctuantes resultantes también se pueden usar para influir en los núcleos circundantes [57] o proteger el propio centro NV del ruido. [58] Esto normalmente se hace usando un bucle de alambre (antena de microondas) que crea un campo magnético oscilante. [59]

Influencia de factores externos

Si un campo magnético está orientado a lo largo del eje del defecto, esto conduce a una división de Zeeman que separa los estados m s = +1 de los m s = -1. Esta técnica se utiliza para levantar la degeneración y utilizar solo dos de los estados de espín (normalmente los estados fundamentales con m s = -1 y m s = 0) como un qubit. La población puede entonces transferirse entre ellos utilizando un campo de microondas. En el caso específico de que el campo magnético alcance 1027 G (o 508 G), entonces los estados m s  = –1 y m s  = 0 en el estado fundamental (o excitado) se vuelven iguales en energía (anticruzamiento a nivel de estado fundamental/excitado). La siguiente interacción fuerte da como resultado la denominada polarización de espín , que afecta fuertemente la intensidad de la absorción óptica y las transiciones de luminiscencia que involucran esos estados. [32]

Es importante destacar que esta división se puede modular mediante la aplicación de un campo eléctrico externo , [35] [36] de manera similar al mecanismo del campo magnético descrito anteriormente, aunque la física de la división es algo más compleja. Sin embargo, un resultado práctico importante es que se modula la intensidad y la posición de las líneas de luminiscencia. La tensión tiene un efecto similar en el centro NV al de los campos eléctricos. [60]

Existe una división adicional de los niveles de energía m s  = ±1, que se origina a partir de la interacción hiperfina entre los espines nucleares circundantes y el centro NV. Estos espines nucleares crean sus propios campos magnéticos y eléctricos que conducen a más distorsiones del espectro NV (véase la interacción nuclear Zeeman y cuadrupolar). Además, la propia interacción espín-órbita del centro NV y la degeneración orbital conducen a una división de niveles adicional en el estado excitado 3 E.

La temperatura y la presión influyen directamente en el término de campo cero del centro NV, lo que genera un cambio entre los niveles de estado fundamental y excitado.

El hamiltoniano , una ecuación mecánica cuántica que describe la dinámica de un sistema, que muestra la influencia de diferentes factores en el centro NV, se puede encontrar a continuación.

Aunque puede resultar un desafío, todos estos efectos son mensurables, lo que hace del centro NV un candidato perfecto para un sensor cuántico. [56]

Manipulación del estado de carga

También es posible cambiar el estado de carga del centro NV (es decir, entre NV − , NV + y NV 0 ) aplicando un voltaje de compuerta. [61]

Aplicaciones

Microscopía térmica de barrido utilizando el centro NV.
(a) Esquemas de la configuración experimental. Se aplica una corriente eléctrica a los brazos de un voladizo de AFM ( Si dopado con fósforo , P:Si) y calienta la sección del extremo por encima de la punta ( Si intrínseco , i -Si). La lente inferior excita un nanocristal de diamante con una luz láser verde y recoge fotoluminiscencia (PL). El cristal alberga un centro NV y está unido a la punta del AFM. Un cable en la superficie de la muestra sirve como fuente de microondas (mw). La temperatura del voladizo T h se determina a partir de la corriente y el voltaje aplicados. (b) Espectros ODMR del centro NV a tres temperaturas. La división de línea se origina a partir de un campo magnético aplicado de ~1 mT. (c) Imagen de conductividad térmica de una letra E de oro sobre zafiro . Los círculos blancos indican características que no se correlacionan con la topografía del AFM. (d) Imagen PL del extremo y la punta del voladizo del AFM donde el nanocristal de diamante aparece como punto brillante. (e) Imagen PL ampliada del centro del NV en d. [62]

La forma espectral y la intensidad de las señales ópticas de los centros NV− son sensibles a perturbaciones externas, como la temperatura, la tensión, el campo eléctrico y magnético. Sin embargo, el uso de la forma espectral para detectar esas perturbaciones es poco práctico, ya que el diamante tendría que enfriarse a temperaturas criogénicas para agudizar las señales NV− . Un enfoque más realista es utilizar la intensidad de la luminiscencia (en lugar de la forma de línea), que exhibe una resonancia aguda cuando se aplica una frecuencia de microondas al diamante que coincide con la división de los niveles del estado fundamental. Las señales de resonancia magnética detectadas ópticamente resultantes son nítidas incluso a temperatura ambiente y se pueden utilizar en sensores en miniatura. Dichos sensores pueden detectar campos magnéticos de unos pocos nanoteslas [63] o campos eléctricos de aproximadamente 10 V/cm [64] a frecuencias de kilohercios después de 100 segundos de promediado. Esta sensibilidad permite detectar un campo magnético o eléctrico producido por un solo electrón ubicado a decenas de nanómetros de distancia de un centro NV− .

Utilizando el mismo mecanismo, los centros NV se emplearon en microscopía térmica de barrido para medir mapas espaciales de alta resolución de temperatura y conductividad térmica (ver imagen). [62]

Debido a que el centro NV es sensible a los campos magnéticos, se lo utiliza activamente en mediciones de sonda de escaneo para estudiar una gran cantidad de fenómenos de materia condensada, tanto midiendo un campo magnético que varía espacialmente como infiriendo corrientes locales en un dispositivo. [65] [66] [67] [68] [69]

Otro posible uso de los centros NV es como detector para medir el tensor de tensión mecánica completo en la masa del cristal. Para esta aplicación, se aprovecha la división inducida por la tensión de la línea de fonones cero y sus propiedades de polarización. [70] Un receptor de radio robusto modulado en frecuencia que utiliza la fotoluminiscencia dependiente del espín electrónico que funciona hasta 350 °C demuestra la posibilidad de uso en condiciones extremas. [71]

Además de las aplicaciones ópticas cuánticas, la luminiscencia de los centros NV− se puede aplicar para obtener imágenes de procesos biológicos, como el flujo de fluidos en células vivas. [72] [73] Esta aplicación se basa en la buena compatibilidad de las nanopartículas de diamante con las células vivas y en las propiedades favorables de la fotoluminiscencia de los centros NV− ( fuerte intensidad, fácil excitación y detección, estabilidad temporal, etc.). En comparación con los grandes diamantes monocristalinos, los nanodiamantes son baratos (alrededor de 1 USD por gramo) y están disponibles en varios proveedores. Los centros NV− se producen en polvos de diamante con un tamaño de partícula submicrométrico utilizando el proceso estándar de irradiación y recocido descrito anteriormente. Debido al tamaño relativamente pequeño del nanodiamante, los centros NV se pueden producir irradiando nanodiamantes de 100 nm o menos con un haz de H+ de energía media. Este método reduce la dosis de iones y la reacción requeridas, lo que hace posible producir en masa nanodiamantes fluorescentes en un laboratorio ordinario. [74] Los nanodiamantes fluorescentes producidos con dicho método son brillantes y fotoestables, lo que los hace excelentes para el seguimiento tridimensional a largo plazo de partículas individuales en células vivas. [75] Estos nanodiamantes se introducen en una célula y su luminiscencia se monitorea utilizando un microscopio de fluorescencia estándar . [76]

Se ha demostrado la emisión estimulada desde el centro NV − , aunque sólo se pudo lograr desde la banda lateral del fonón (es decir, luz de banda ancha) y no desde la ZPL. Para este propósito, el centro debe ser excitado a una longitud de onda mayor que ~650 nm, ya que la excitación de mayor energía ioniza el centro. [77]

Se ha demostrado el primer máser de onda continua a temperatura ambiente. [78] [79] Utilizaba centros NV bombeados de 532 nm dentro de una cavidad de microondas de alto factor Purcell y un campo magnético externo de 4300 G. La oscilación continua del máser generó una señal coherente a ~9,2 GHz.

El centro NV puede tener un tiempo de coherencia de espín muy largo que se acerca al segundo régimen. [80] Esto es ventajoso para aplicaciones en detección cuántica [81] y comunicación cuántica . [82] Desventajoso para estas aplicaciones es la larga vida útil radiativa (~12 ns [83] [84] ) del centro NV y la fuerte banda lateral de fonones en su espectro de emisión. Ambos problemas se pueden abordar colocando el centro NV en una cavidad óptica . [85]

Observaciones históricas

El modelo microscópico y la mayoría de las propiedades ópticas de los conjuntos de los centros NV− se establecieron firmemente en la década de 1970 con base en las mediciones ópticas combinadas con tensión uniaxial [11] y en la resonancia paramagnética electrónica. [14] [15] Sin embargo, un error menor en los resultados de EPR (se asumió que se requiere iluminación para observar señales NV − EPR) resultó en asignaciones de multiplicidad incorrectas en la estructura de niveles de energía. En 1991 se demostró que la EPR se puede observar sin iluminación, [16] lo que estableció el esquema de niveles de energía que se muestra arriba. La división magnética en el estado excitado se ha medido solo recientemente. [32]

La caracterización de centros NV individuales se ha convertido en un campo muy competitivo en la actualidad, con muchas docenas de artículos publicados en las revistas científicas más prestigiosas. Uno de los primeros resultados se informó en 1997. [17] En ese artículo, se demostró que la fluorescencia de centros NV individuales puede detectarse mediante microscopía de fluorescencia a temperatura ambiente y que el defecto muestra una fotoestabilidad perfecta. También se demostró una de las propiedades destacadas del centro NV, a saber, la resonancia magnética detectada ópticamente a temperatura ambiente.

Véase también

Notas

  1. ^ Los resultados de la teoría de grupos se utilizan para tener en cuenta la simetría del cristal de diamante y, por lo tanto, la simetría del propio NV. A continuación, los niveles de energía se etiquetan de acuerdo con la teoría de grupos y, en particular, se etiquetan según las representaciones irreducibles del grupo de simetría C 3V del centro del defecto, A 1 , A 2 y E. El "3" en 3 A 2 y 3 E, así como el "1" en 1 A 1 y 1 E, representan el número de estados de espín m s permitidos , o la multiplicidad de espín, que varía de – S a S para un total de 2 S +1 estados posibles. Si S  = 1, m s puede ser −1, 0 o 1.
  2. ^ La estructura de niveles de energía del centro NV se estableció combinando la resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR), la resonancia paramagnética electrónica (EPR) y resultados teóricos, como se muestra en la figura. En particular, se han realizado varios trabajos teóricos, utilizando el enfoque de combinación lineal de orbitales atómicos (LCAO), [ cita requerida ] para construir los orbitales electrónicos para describir los posibles estados cuánticos, considerando el centro NV como una molécula.
  3. ^ Se trata de un fenómeno denominado cruce entre sistemas (ISC, por sus siglas en inglés). Ocurre a una velocidad apreciable porque la curva de energía en función de la posición de los átomos para el estado excitado m s = ±1 intersecta la curva para el estado 1 A. Por lo tanto, durante un instante durante la relajación vibracional que experimentan los iones después de la excitación, es posible que el espín se invierta con poca o ninguna energía requerida en la transición.

Referencias

  1. ^ Hanson, R.; Gywat, O.; Awschalom, DD (26 de octubre de 2006). "Manipulación a temperatura ambiente y decoherencia de un espín único en diamante". Physical Review B . 74 (16): 161203. arXiv : quant-ph/0608233 . Código Bibliográfico :2006PhRvB..74p1203H. doi :10.1103/PhysRevB.74.161203. S2CID  5055366.
  2. ^ Maze, JR; Stanwix, PL; Hodges, JS; Hong, S.; Taylor, JM; Cappellaro, P.; Jiang, L.; Dutt, MV Gurudev; Togan, E.; Zibrov, AS; Yacoby, A.; Walsworth, RL; Lukin, MD (octubre de 2008). "Detección magnética a nanoescala con un espín electrónico individual en diamante". Nature . 455 (7213): 644–647. Bibcode :2008Natur.455..644M. doi :10.1038/nature07279. ISSN  1476-4687. PMID  18833275.
  3. ^ Dolde, F.; Fedder, H.; Doherty, M. W.; Nöbauer, T.; Rempp, F.; Balasubramanian, G.; Wolf, T.; Reinhard, F.; Hollenberg, LCL; Jelezko, F.; Wrachtrup, J. (junio de 2011). "Detección de campos eléctricos utilizando espines de diamantes individuales". Nature Physics . 7 (6): 459–463. arXiv : 1103.3432 . Bibcode :2011NatPh...7..459D. doi : 10.1038/nphys1969 . hdl : 11858/00-001M-0000-0027-768E-1 . ISSN  1745-2481. Número de identificación del sujeto  119287960.
  4. ^ Kucsko, G.; Maurer, PC; Yao, NY; Kubo, M.; Noh, HJ; Lo, PK; Park, H.; Lukin, MD (agosto de 2013). "Termometría a escala nanométrica en una célula viva". Nature . 500 (7460): 54–58. arXiv : 1304.1068 . Bibcode :2013Natur.500...54K. doi :10.1038/nature12373. ISSN  1476-4687. PMC 4221854 . PMID  23903748. 
  5. ^ Maze, JR; Gali, A; Togan, E; Chu, Y; Trifonov, A; Kaxiras, E; Lukin, MD (28 de febrero de 2011). "Propiedades de los centros de nitrógeno-vacante en el diamante: el enfoque de la teoría de grupos". New Journal of Physics . 13 (2): 025025. arXiv : 1010.1338 . Bibcode :2011NJPh...13b5025M. doi :10.1088/1367-2630/13/2/025025. ISSN  1367-2630. S2CID  16820460.
  6. ^ Degen, CL; Reinhard, F.; Cappellaro, P. (25 de julio de 2017). "Detección cuántica". Reseñas de Física Moderna . 89 (3): 035002. arXiv : 1611.02427 . Bibcode :2017RvMP...89c5002D. doi : 10.1103/RevModPhys.89.035002 . hdl : 1721.1/124553 . S2CID  2555443.
  7. ^ Bernien, H.; Hensen, B.; Pfaff, W.; Koolstra, G.; Blok, MS; Robledo, L.; Taminiau, TH; Markham, M.; Twitchen, DJ; Childress, L.; Hanson, R. (mayo de 2013). "Entrelazamiento anunciado entre qubits de estado sólido separados por tres metros". Nature . 497 (7447): 86–90. arXiv : 1212.6136 . Código Bibliográfico :2013Natur.497...86B. doi :10.1038/nature12016. ISSN  1476-4687. PMID  23615617. S2CID  4383784.
  8. ^ Choi, Soonwon; Choi, Joonhee; Landig, Renate; Kucsko, Georg; Zhou, Hengyun; Isoya, Junichi; Jelezko, Fedor; Onoda, Shinobu; Sumiya, Hitoshi; Khemani, Vedika; von Keyserlingk, Curt; Yao, Norman Y.; Demler, Eugene; Lukin, Mikhail D. (marzo de 2017). "Observación de orden cristalino temporal discreto en un sistema de muchos cuerpos dipolar desordenado". Nature . 543 (7644): 221–225. arXiv : 1610.08057 . Código Bibliográfico :2017Natur.543..221C. doi :10.1038/nature21426. ISSN  1476-4687. PMC 5349499 . Número de modelo:  PMID28277511. 
  9. ^ Awschalom, David D.; Bassett, Lee C.; Dzurak, Andrew S.; Hu, Evelyn L.; Petta, Jason R. (8 de marzo de 2013). "Espintrónica cuántica: ingeniería y manipulación de espines similares a los de los átomos en semiconductores". Science . 339 (6124): 1174–1179. Bibcode :2013Sci...339.1174A. doi :10.1126/science.1231364. ISSN  0036-8075. PMID  23471400. S2CID  206545890.
  10. ^ ab Schreyvogel, C.; Polyakov, V.; Wunderlich, R.; Meijer, J.; Nebel, CE (2015). "Control del estado de carga activa de centros NV individuales en diamante mediante uniones Al-Schottky en el plano". Scientific Reports . 5 : 12160. Bibcode :2015NatSR...512160S. doi :10.1038/srep12160. PMC 4503995 . PMID  26177799. 
  11. ^ abcd Davies, G.; Hamer, MF (1976). "Estudios ópticos de la banda vibrónica de 1,945 eV en el diamante". Actas de la Royal Society of London A . 348 (1653): 285. Bibcode :1976RSPSA.348..285D. doi :10.1098/rspa.1976.0039. S2CID  93303167.
  12. ^ Mita, Y. (1996). "Cambio de los espectros de absorción en diamantes tipo Ib con irradiación de neutrones pesados". Physical Review B . 53 (17): 11360–11364. Bibcode :1996PhRvB..5311360M. doi :10.1103/PhysRevB.53.11360. PMID  9982752.
  13. ^ ab Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, GJ; Nesladek, M. (2000). "Fotocromismo de centros relacionados con vacantes en diamantes" (PDF) . Journal of Physics: Condensed Matter . 12 (2): 189. Bibcode :2000JPCM...12..189I. doi :10.1088/0953-8984/12/2/308. S2CID  250820432. Archivado desde el original (PDF) el 2016-03-04 . Consultado el 2013-03-04 .
  14. ^ ab Loubser, JHN; van Wyk, JA (1977). "Resonancia de espín electrónico en diamantes recocidos tipo 1b". Diamond Research . 11 : 4–7. ISSN  0070-4679.
  15. ^ ab Loubser, JHN; van Wyk, JA (1978). "Resonancia de espín electrónico en el estudio del diamante". Informes sobre el progreso en física . 41 (8): 1201. Bibcode :1978RPPh...41.1201L. doi :10.1088/0034-4885/41/8/002. S2CID  250898303.
  16. ^ ab Redman, D.; Brown, S.; Sands, R.; Rand, S. (1991). "Dinámica de espín y estados electrónicos de centros NV en diamante mediante EPR y espectroscopia de mezcla de cuatro ondas". Physical Review Letters . 67 (24): 3420–3423. Bibcode :1991PhRvL..67.3420R. doi :10.1103/PhysRevLett.67.3420. PMID  10044729.
  17. ^ abc Gruber, A.; et al. (1997). "Microscopía óptica confocal de barrido y resonancia magnética en centros de defectos individuales" (PDF) . Science . 276 (5321): 2012–2014. doi :10.1126/science.276.5321.2012. Archivado desde el original (PDF) el 2017-03-16 . Consultado el 2017-03-16 .
  18. ^ Felton, S.; et al. (2008). "Estudios de resonancia paramagnética electrónica de la vacante de nitrógeno neutro en el diamante". Physical Review B . 77 (8): 081201. Bibcode :2008PhRvB..77h1201F. doi :10.1103/PhysRevB.77.081201. S2CID  122354274.
  19. ^ Awschalom, DD; Epstein, R.; Hanson, R. (2007). "La era del diamante de la espintrónica". Scientific American . 297 (4): 84–91. Bibcode :2007SciAm.297d..84A. doi :10.1038/scientificamerican1007-84. PMID  17926759.
  20. ^ Lang, AR; et al. (1991). "Sobre la dilatación del diamante sintético tipo Ib por impureza de nitrógeno sustitucional". Philosophical Transactions of the Royal Society A . 337 (1648): 497–520. Bibcode :1991RSPTA.337..497L. doi :10.1098/rsta.1991.0135. S2CID  54190787.
  21. ^ Iakoubovskii, K.; Adriaenssens, GJ (2001). "Captura de vacantes por defectos en diamantes". Journal of Physics: Condensed Matter . 13 (26): 6015. Bibcode :2001JPCM...13.6015I. doi :10.1088/0953-8984/13/26/316. S2CID  250804678.
  22. ^ Smith, Jason M.; Meynell, Simon A.; Jayich, Ania C. Bleszynski; Meijer, Jan (1 de noviembre de 2019). "Generación de centros de color en diamantes para tecnologías cuánticas". Nanophotonics . 8 (11): 1889–1906. Bibcode :2019Nanop...8..196S. doi : 10.1515/nanoph-2019-0196 . ISSN  2192-8614. S2CID  207968005.
  23. ^ Edmonds, A.; d'Haenens-Johansson, U.; Cruddace, R.; Newton, M.; Fu, K. -M.; Santori, C.; Beausoleil, R.; Twitchen, D.; Markham, M. (2012). "Producción de centros de color de nitrógeno-vacante orientados en diamantes sintéticos". Physical Review B . 86 (3): 035201. arXiv : 1112.5757 . Código Bibliográfico :2012PhRvB..86c5201E. doi :10.1103/PhysRevB.86.035201. S2CID  118609894.
  24. ^ Pham, LM; Bar-Gill, N.; Le Sage, D.; Belthangady, C.; Stacey, A.; Markham, M.; Twitchen, DJ; Lukin, MD; Walsworth, RL (6 de septiembre de 2012). "Metrología mejorada utilizando la orientación preferencial de los centros de nitrógeno-vacante en el diamante". Physical Review B . 86 (12): 121202. arXiv : 1207.3363 . Código Bibliográfico :2012PhRvB..86l1202P. doi :10.1103/PhysRevB.86.121202. S2CID  3283919.
  25. ^ Hughes, Lillian B.; Zhang, Zhiran; Jin, Chang; Meynell, Simon A.; Ye, Bingtian; Wu, Weijie; Wang, Zilin; Davis, Emily J.; Mates, Thomas E.; Yao, Norman Y.; Mukherjee, Kunal; Bleszynski Jayich, Ania C. (1 de febrero de 2023). "Sistemas de espín bidimensionales en diamantes cultivados mediante PECVD con densidad ajustable y coherencia prolongada para una mejor detección y simulación cuántica". APL Materials . 11 (2): 021101. arXiv : 2211.02282 . Código Bibliográfico :2023APLM...11b1101H. doi :10.1063/5.0133501. ISSN  2166-532X. S2CID  253370730.
  26. ^ Davis, EJ; Ye, B.; Machado, F.; Meynell, SA; Wu, W.; Mittiga, T.; Schenken, W.; Joos, M.; Kobrin, B.; Lyu, Y.; Wang, Z.; Bluvstein, D.; Choi, S.; Zu, C.; Jayich, AC Bleszynski (junio de 2023). "Investigación de la dinámica de muchos cuerpos en un conjunto de espín dipolar bidimensional". Nature Physics . 19 (6): 836–844. Bibcode :2023NatPh..19..836D. doi :10.1038/s41567-023-01944-5. ISSN  1745-2481. PMC 10264245 . PMID  37323805. 
  27. ^ Procesamiento de información cuántica con diamante. Elsevier. 2014. doi :10.1016/c2013-0-16329-5. ISBN 978-0-85709-656-2.S2CID119422670  .​
  28. ^ Tamarat, Ph.; et al. (2006). "Control de desplazamiento brusco de centros ópticos individuales en diamantes". Physical Review Letters . 97 (8): 083002. arXiv : quant-ph/0607170 . Código Bibliográfico :2006PhRvL..97h3002T. doi :10.1103/PhysRevLett.97.083002. PMID  17026299. S2CID  33870769.
  29. ^ ab Kuhn, S.; et al. (2001). "Centros de color de diamante como fuente de luz nanoscópica para microscopía óptica de barrido de campo cercano". Journal of Microscopy . 202 (1): 2–6. doi :10.1046/j.1365-2818.2001.00829.x. PMID  11298860. S2CID  26077916.
  30. ^ Loubser, JHN; van Wyk, JA (1977). "Resonancia de espín electrónico en diamantes recocidos tipo 1b". Diamond Research . 11 : 4–7. ISSN  0070-4679.
  31. ^ Loubser, JHN; van Wyk, JA (1978). "Resonancia de espín electrónico en el estudio del diamante". Informes sobre el progreso en física . 41 (8): 1201. Bibcode :1978RPPh...41.1201L. doi :10.1088/0034-4885/41/8/002. S2CID  250898303.
  32. ^ abc Fuchs, GD; et al. (2008). "Espectroscopia de estado excitado mediante manipulación de espín único en diamante". Physical Review Letters . 101 (1): 117601. arXiv : 0806.1939 . Bibcode :2008PhRvL.101k7601F. doi :10.1103/PhysRevLett.101.117601. PMID  18851332. S2CID  24822943.
  33. ^ Manson, NB; Harrison, JP; Sellars, MJ (21 de septiembre de 2006). "Centro de nitrógeno-vacante en diamante: modelo de la estructura electrónica y dinámica asociada". Physical Review B . 74 (10): 104303. arXiv : cond-mat/0601360 . Código Bibliográfico :2006PhRvB..74j4303M. doi :10.1103/PhysRevB.74.104303.
  34. ^ Gali, Ádám (1 de noviembre de 2019). "Teoría ab initio del centro de nitrógeno-vacante en el diamante". Nanophotonics . 8 (11): 1907–1943. arXiv : 1906.00047 . Código Bibliográfico :2019Nanop...8..154G. doi :10.1515/nanoph-2019-0154. S2CID  202236167.
  35. ^ ab Tamarat, Ph.; et al. (2006). "Control de desplazamiento brusco de centros ópticos individuales en diamantes". Physical Review Letters . 97 (8): 083002. arXiv : quant-ph/0607170 . Código Bibliográfico :2006PhRvL..97h3002T. doi :10.1103/PhysRevLett.97.083002. PMID  17026299. S2CID  33870769.
  36. ^ abcd Tamarat, Ph.; et al. (2008). "Transiciones ópticas de cambio de espín y conservación de espín del centro de nitrógeno-vacante en el diamante". New Journal of Physics . 10 (4): 045004. Bibcode :2008NJPh...10d5004T. doi : 10.1088/1367-2630/10/4/045004 . hdl : 1969.1/179402 . S2CID  37554428.
  37. ^ Santori, C.; et al. (2006). "Atrapamiento coherente de poblaciones de espines individuales en diamantes bajo excitación óptica". Physical Review Letters . 97 (24): 247401. arXiv : quant-ph/0607147 . Bibcode :2006PhRvL..97x7401S. doi :10.1103/PhysRevLett.97.247401. hdl :2318/103560. PMID  17280321. S2CID  14264923.
  38. ^ Aharonovich, I.; et al. (2009). "Emisión de fotón único mejorada en el infrarrojo cercano desde un centro de color de diamante". Physical Review B . 79 (23): 235316. Bibcode :2009PhRvB..79w5316A. doi :10.1103/PhysRevB.79.235316. S2CID  37867189.
  39. ^ De Weerdt, F.; Collins, AT; Zugik, M.; Connor, A. (2005). "Excitación subumbral de la luminiscencia de defectos en diamantes". Journal of Physics: Condensed Matter . 50 (17): 8005. Bibcode :2005JPCM...17.8005D. doi :10.1088/0953-8984/17/50/018. S2CID  97620201.
  40. ^ Collins, AT; Thomaz, MF; Jorge, MIB (1983). "Tiempo de decaimiento de la luminiscencia del centro de 1,945 eV en diamante tipo Ib". Journal of Physics C . 16 (11): 2177. Bibcode :1983JPhC...16.2177C. doi :10.1088/0022-3719/16/11/020.
  41. ^ Hanzawa, H.; Nisida, Y.; Kato, T. (1997). "Medición del tiempo de decaimiento del centro NV en diamantes Ib con un pulso láser de picosegundos". Diamond and Related Materials . 6 (11): 1595. Bibcode :1997DRM.....6.1595H. doi :10.1016/S0925-9635(97)00037-X.
  42. ^ Gruber, A.; et al. (1997). "Microscopía óptica confocal de barrido y resonancia magnética en centros de defectos individuales" (PDF) . Science . 276 (5321): 2012–2014. doi :10.1126/science.276.5321.2012. Archivado desde el original (PDF) el 2017-03-16 . Consultado el 2017-03-16 .
  43. ^ Gordon, Luke; Weber, Justin R.; Varley, Joel B.; Janotti, Anderson; Awschalom, David D.; Van de Walle, Chris G. (1 de octubre de 2013). "Computación cuántica con defectos". Boletín MRS . 38 (10): 802–807. arXiv : 1003.1754 . Código Bibliográfico :2013MRSBu..38..802G. doi :10.1557/mrs.2013.206.
  44. ^ Rogers, LJ; Doherty, MW; Barson, MSJ; Onoda, S.; Ohshima, T.; Manson, NB (1 de enero de 2015). "Niveles singletes del centro NV − en diamante". New Journal of Physics . 17 (1): 013048. arXiv : 1407.6244 . Bibcode :2015NJPh...17a3048R. doi :10.1088/1367-2630/17/1/013048. S2CID  43745993.
  45. ^ Rogers, LJ; Armstrong, S.; Sellars, MJ; Manson, NB (2008). "Emisión infrarroja del centro NV en diamante: estudios de tensión uniaxial y Zeeman". New Journal of Physics . 10 (10): 103024. arXiv : 0806.0895 . Bibcode :2008NJPh...10j3024R. doi :10.1088/1367-2630/10/10/103024. S2CID  42329227.
  46. ^ Doherty, Marcus W.; Manson, Neil B.; Delaney, Paul; Jelezko, Fedor; Wrachtrup, Jörg; Hollenberg, Lloyd CL (julio de 2013). "El centro de color nitrógeno-vacante en el diamante". Physics Reports . 528 (1): 1–45. arXiv : 1302.3288 . Bibcode :2013PhR...528....1D. doi :10.1016/j.physrep.2013.02.001. S2CID  119113089.
  47. ^ Doherty, Marcus W.; Manson, Neil B.; Delaney, Paul; Jelezko, Fedor; Wrachtrup, Jörg; Hollenberg, Lloyd CL (1 de julio de 2013). "El centro de color nitrógeno-vacante en el diamante". Physics Reports . 528 (1): 1–45. arXiv : 1302.3288 . Bibcode :2013PhR...528....1D. CiteSeerX 10.1.1.743.9147 . doi :10.1016/j.physrep.2013.02.001. S2CID  119113089. 
  48. ^ Choi, SangKook (1 de enero de 2012). "Mecanismo para la inicialización óptica del espín en NV". Physical Review B . 86 (4): 041202. Código Bibliográfico :2012PhRvB..86d1202C. doi :10.1103/PhysRevB.86.041202.
  49. ^ Robledo, Lucio; Bernien, Hannes; Sar, Toeno van der; Hanson, Ronald (1 de enero de 2011). "Dinámica de espín en el ciclo óptico de centros de nitrógeno-vacante individuales en diamante". New Journal of Physics . 13 (2): 025013. arXiv : 1010.1192 . Bibcode :2011NJPh...13b5013R. doi :10.1088/1367-2630/13/2/025013. S2CID  55207459.
  50. ^ Hanson, R.; Gywat, O.; Awschalom, DD (2006). "Manipulación a temperatura ambiente y decoherencia de un espín único en diamante" (PDF) . Physical Review B . 74 (16): 161203. arXiv : quant-ph/0608233 . Bibcode :2006PhRvB..74p1203H. doi :10.1103/PhysRevB.74.161203. S2CID  5055366.
  51. ^ Dutt, MVG; et al. (2007). "Registro cuántico basado en qubits de espín electrónico y nuclear individuales en diamante" (PDF) . Science . 316 (5829): 1312–6. Bibcode :2007Sci...316.....D. doi :10.1126/science.1139831. PMID  17540898. S2CID  20697722.[ enlace muerto permanente ]
  52. ^ Childress, L.; et al. (2006). "Dinámica coherente de cúbits acoplados de electrones y espín nuclear en diamantes". Science . 314 (5797): 281–5. Bibcode :2006Sci...314..281C. doi :10.1126/science.1131871. PMID  16973839. S2CID  18853275.
  53. ^ Batalov, A.; et al. (2008). "Coherencia temporal de fotones emitidos por centros de defectos de nitrógeno-vacante individuales en diamantes usando oscilaciones ópticas Rabi" (PDF) . Physical Review Letters . 100 (7): 077401. Bibcode :2008PhRvL.100g7401B. doi :10.1103/PhysRevLett.100.077401. hdl :11858/00-001M-0000-0011-A088-E. PMID  18352594.
  54. ^ Jelezko, F.; et al. (2004). "Observación de oscilaciones coherentes en un espín de un solo electrón" (PDF) . Physical Review Letters . 92 (7): 076401. Bibcode :2004PhRvL..92g6401J. doi :10.1103/PhysRevLett.92.076401. PMID  14995873.[ enlace muerto permanente ]
  55. ^ Maze, JR; Stanwix, PL; Hodges, JS; Hong, S.; Taylor, JM; Cappellaro, P. ; Jiang, L.; Dutt, MV Gurudev; Togan, E.; Zibrov, AS; Yacoby, A. (octubre de 2008). "Detección magnética a nanoescala con un espín electrónico individual en diamante". Nature . 455 (7213): 644–647. Bibcode :2008Natur.455..644M. doi :10.1038/nature07279. PMID  18833275. S2CID  136428582.
  56. ^ ab Degen, CL; Reinhard, F.; Cappellaro, P. (25 de julio de 2017). "Detección cuántica". Reseñas de Física Moderna . 89 (3): 035002. arXiv : 1611.02427 . Código Bibliográfico :2017RvMP...89c5002D. doi :10.1103/RevModPhys.89.035002. S2CID  2555443.
  57. ^ Waldherr, G.; Wang, Y.; Zaiser, S.; Jamali, M.; Schulte-Herbrüggen, T.; Abe, H.; Ohshima, T.; Isoya, J.; Du, JF; Neumann, P.; Wrachtrup, J. (febrero de 2014). "Corrección de errores cuánticos en un registro de espín híbrido de estado sólido". Naturaleza . 506 (7487): 204–207. arXiv : 1309.6424 . Código Bib :2014Natur.506..204W. doi : 10.1038/naturaleza12919. PMID  24476818. S2CID  205237059.
  58. ^ MacQuarrie, ER; Gosavi, TA; Bhave, SA; Fuchs, GD (14 de diciembre de 2015). "Desacoplamiento dinámico continuo de un espín de centro de nitrógeno-vacante de diamante único con un resonador mecánico". Physical Review B . 92 (22): 224419. arXiv : 1510.01194 . Código Bibliográfico :2015PhRvB..92v4419M. doi :10.1103/PhysRevB.92.224419. S2CID  53320913.
  59. ^ Sasaki, Kento; Monnai, Yasuaki; Saijo, Soya; Fujita, Ryushiro; Watanabe, Hideyuki; Ishi-Hayase, Junko; Itoh, Kohei M.; Abe, Eisuke (1 de mayo de 2016). "Antena de microondas de banda ancha y gran área para resonancia magnética detectada ópticamente de centros de nitrógeno-vacante en diamante". Review of Scientific Instruments . 87 (5): 053904. arXiv : 1605.04627 . doi :10.1063/1.4952418. PMID  27250439. S2CID  25096136.
  60. ^ Teissier, J.; Barfuss, A.; Appel, P.; Neu, E.; Maletinsky, P. (10 de julio de 2014). "Acoplamiento de tensión de un giro de centro de nitrógeno-vacante a un oscilador mecánico de diamante". Physical Review Letters . 113 (2): 020503. arXiv : 1403.3405 . Código Bibliográfico :2014PhRvL.113b0503T. doi :10.1103/PhysRevLett.113.020503. PMID  25062153. S2CID  119244679.
  61. ^ Grotz, Bernhard; Hauf, Moritz V.; Dankerl, Markus; Naydenov, Boris; Pezzagna, Sébastien; Meijer, enero; Jelezko, Fedor; Wrachtrup, Jörg; Stutzmann, Martín; Reinhard, Friedemann; Garrido, José A. (2012). "Manipulación del estado de carga de qubits en diamante". Comunicaciones de la naturaleza . 3 (1): 729. Código bibliográfico : 2012NatCo...3..729G. doi : 10.1038/ncomms1729. PMC 3316888 . PMID  22395620. 
  62. ^ ab Laraoui, Abdelghani; Aycock-Rizzo, Halley; Gao, Yang; Lu, Xi; Riedo, Elisa; Meriles, Carlos A. (2015). "Obtención de imágenes de conductividad térmica con resolución a escala nanométrica utilizando una sonda de espín de barrido". Nature Communications . 6 (8954): 8954. arXiv : 1511.06916 . Bibcode :2015NatCo...6.8954L. doi :10.1038/ncomms9954. PMC 4673876 . PMID  26584676. 
  63. ^ Maze, JR; Stanwix, PL; Hodges, JS; Hong, S.; Taylor, JM; Cappellaro, P.; Jiang, L.; Dutt, MVG; Togan, E.; Zibrov, AS; Yacoby, A.; Walsworth, RL; Lukin, MD (2008). "Detección magnética a nanoescala con un espín electrónico individual en diamante" (PDF) . Nature . 455 (7213): 644–647. Bibcode :2008Natur.455..644M. doi :10.1038/nature07279. PMID  18833275. S2CID  136428582. Archivado desde el original (PDF) el 2016-03-07 . Consultado el 2015-08-29 .
  64. ^ Dolde, F.; Fedder, H.; Doherty, M. W.; Nöbauer, T.; Rempp, F.; Balasubramanian, G.; Wolf, T.; Reinhard, F.; Hollenberg, LCL; Jelezko, F.; Wrachtrup, J. (2011). "Detección de campos eléctricos utilizando espines de diamantes individuales". Nature Physics . 7 (6): 459. arXiv : 1103.3432 . Código Bibliográfico :2011NatPh...7..459D. doi :10.1038/nphys1969. hdl :11858/00-001M-0000-0027-768E-1. S2CID  119287960.
  65. ^ Dovzhenko, Y.; Casola, F.; Schlotter, S.; Zhou, TX; Büttner, F.; Walsworth, RL; Beach, GSD; Yacoby, A. (13 de julio de 2018). "Giros magnetostáticos en skyrmions a temperatura ambiente explorados mediante reconstrucción de textura de espín de centro de nitrógeno-vacante". Nature Communications . 9 (1): 2712. Bibcode :2018NatCo...9.2712D. doi :10.1038/s41467-018-05158-9. ISSN  2041-1723. PMC 6045603 . PMID  30006532. 
  66. ^ Jenkins, Alec; Baumann, Susanne; Zhou, Haoxin; Meynell, Simon A.; Daipeng, Yang; Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi; Lucas, Andrew; Young, Andrea F.; Bleszynski Jayich, Ania C. (17 de agosto de 2022). "Imágenes de la ruptura del transporte óhmico en grafeno". Physical Review Letters . 129 (8): 087701. arXiv : 2002.05065 . Código Bibliográfico :2022PhRvL.129h7701J. doi : 10.1103/PhysRevLett.129.087701 . PMID  36053708. S2CID  211082922.
  67. ^ Scheidegger, PJ; Diesch, S.; Palm, ML; Degen, CL (30 de mayo de 2022). "Magnetometría de nitrógeno-vacante de barrido hasta 350 mK". Applied Physics Letters . 120 (22). arXiv : 2203.15527 . Código Bibliográfico :2022ApPhL.120v4001S. doi :10.1063/5.0093548. ISSN  0003-6951. S2CID  249209788.
  68. ^ Stefan, Lucio; Tan, Anthony KC; Vindolet, Baptiste; Högen, Michael; Thian, Dickson; Tan, Hang Khume; Rondin, Loïc; Knowles, Helena S.; Roch, Jean-François; Soumyanarayanan, Anjan; Atatüre, Mete (22 de julio de 2021). "Reconstrucción multiángulo de la morfología del dominio con magnetometría de diamante totalmente óptica". Physical Review Applied . 16 (1): 014054. arXiv : 2101.10331 . Código Bibliográfico :2021PhRvP..16a4054S. doi :10.1103/PhysRevApplied.16.014054. S2CID  231709827.
  69. ^ Zhou, Tony X.; Stöhr, Rainer J.; Yacoby, Amir (16 de octubre de 2017). "Sondas centrales NV de diamante de escaneo compatibles con la tecnología AFM convencional". Applied Physics Letters . 111 (16). arXiv : 1706.09793 . Código Bibliográfico :2017ApPhL.111p3106Z. doi :10.1063/1.4995813. ISSN  0003-6951. S2CID  4931477.
  70. ^ Grazioso, F.; Patton, BR; Delaney, P.; Markham, ML; Twitchen, DJ; Smith, JM (2013). "Medición del tensor de tensión total en un cristal utilizando fotoluminiscencia a partir de defectos puntuales: el ejemplo de centros de vacancia de nitrógeno en diamante". Applied Physics Letters . 103 (10): 101905. arXiv : 1110.3658 . Código Bibliográfico :2013ApPhL.103j1905G. doi :10.1063/1.4819834. S2CID  119233985.
  71. ^ Shao, Linbo; Zhang, Mian; Markham, Matthew; Edmonds, Andrew; Loncar, Marko (15 de diciembre de 2016). "Receptor de radio de diamante: centros de nitrógeno-vacante como transductores fluorescentes de señales de microondas". Physical Review Applied . 6 (6): 064008. Bibcode :2016PhRvP...6f4008S. doi : 10.1103/PhysRevApplied.6.064008 . S2CID  24851439.
  72. ^ Chang, Y.-R.; et al. (2008). "Producción masiva e imágenes dinámicas de nanodiamantes fluorescentes" (PDF) . Nature Nanotechnology . 3 (5): 284–8. doi :10.1038/nnano.2008.99. PMID  18654525. Archivado desde el original (PDF) el 2016-03-04 . Consultado el 2013-03-04 .
  73. ^ Nunn, Nicholas; Torelli, Marco D.; Ajoy, Ashok; Smirnov, Alex I.; Shenderova, O. (1 de marzo de 2022). "Belleza más allá del ojo: centros de color en partículas de diamante para aplicaciones de imágenes y detección cuántica". Reseñas y avances en química . 12 (1): 1–21. doi :10.1134/S2634827622010044. ISSN  2634-8284. S2CID  248422954.
  74. ^ Chang, Huan-Cheng; Hsiao, Wesley Wei-Wen; Su, Meng-Chih (12 de noviembre de 2018). Nanodiamantes fluorescentes (1 ed.). Wiley. págs. 93-111. ISBN 9781119477082.
  75. ^ Chang, Yi-Ren; Lee, Hsu-Yang; Chen, Kowa; Chang, Chun-Chieh; Tsai, Dung-Sheng; Fu, Chi-Cheng; Lim, Tsong-Shin; Tzeng, Yan-Kai; Colmillo, Chia-Yi; Han, Chau-Chung; Chang, Huan-Cheng; Fann, Wunshain (mayo de 2008). "Producción en masa e imágenes dinámicas de nanodiamantes fluorescentes". Nanotecnología de la naturaleza . 3 (5): 284–288. doi :10.1038/nnano.2008.99. PMID  18654525.
  76. ^ Aharonovich, I.; Greentree, AD; Prawer, S. (2011). "Fotónica de diamantes". Nature Photonics . 5 (7): 397. Bibcode :2011NaPho...5..397A. doi :10.1038/nphoton.2011.54.
  77. ^ Jeske, Jan; Lau, Desmond WM; Vidal, Xavier; McGuinness, Liam P.; Reineck, Philipp; Johnson, Brett C.; Doherty, Marcus W.; McCallum, Jeffrey C.; Onoda, Shinobu; Jelezko, Fedor; Ohshima, Takeshi; Volz, Thomas; Cole, Jared H.; Gibson, Brant C.; Greentree, Andrew D. (2017). "Emisión estimulada de centros de nitrógeno-vacante en diamante". Nature Communications . 8 : 14000. arXiv : 1602.07418 . Código Bibliográfico :2017NatCo...814000J. doi :10.1038/ncomms14000. PMC 5290152 . PMID  28128228. 
  78. ^ Breeze, Jonathan D.; Sathian, Juna; Salvadori, Enrico; Alford, Neil McN; Kay, Christopher WM (21 de marzo de 2018). "Máser de diamante de onda continua a temperatura ambiente". Nature . 555 (7697): 493–496. arXiv : 1710.07726 . Código Bibliográfico :2018Natur.555..493B. doi :10.1038/nature25970. PMID  29565362. S2CID  588265.
  79. ^ Liu, Ren-Bao (22 de marzo de 2018). "Una era de diamantes de máseres". Nature . 555 (7697): 447–449. Bibcode :2018Natur.555..447L. doi : 10.1038/d41586-018-03215-3 . PMID  29565370. S2CID  4143597.
  80. ^ Bar-Gill, N.; Pham, LM; Jarmola, A.; Budker, D.; Walsworth, RL (2012). "Tiempo de coherencia de espín electrónico en estado sólido que se acerca a un segundo". Nature Communications . 4 : 1743. arXiv : 1211.7094 . Bibcode :2013NatCo...4.1743B. doi :10.1038/ncomms2771. PMID  23612284. S2CID  964488.
  81. ^ Mamin, HJ; Kim, M.; Sherwood, MH; Rettner, CT; Ohno, K.; Awschalom, DD; Rugar, D. (2013). "Resonancia magnética nuclear a nanoescala con un sensor de espín de nitrógeno-vacante". Science . 339 (6119): 557–560. Bibcode :2013Sci...339..557M. doi :10.1126/science.1231540. PMID  23372008. S2CID  206545959.
  82. ^ Hensen, B.; Bernien, H.; Dréau, AE; Reiserer, A.; Kalb, N.; Blok, MS; Ruitenberg, J.; Vermeulen, RF; Schouten, enfermera registrada; Abellán, C.; Amaya, W.; Pruneri, V.; Mitchell, MW; Markham, M.; Twitchen, DJ; Elkouss, D.; Wehner, S.; Taminiau, TH; Hanson, R. (2015). "Violación de la desigualdad de Bell sin lagunas jurídicas mediante espines de electrones separados por 1,3 kilómetros". Naturaleza . 526 (7575): 682–686. arXiv : 1508.05949 . Código Bib :2015Natur.526..682H. doi : 10.1038/naturaleza15759. Número de modelo: PMID  26503041. Número de modelo: S2CID  205246446.
  83. ^ Atatüre, Mete; Englund, Dirk; Vamivakas, Nick; Lee, Sang-Yun; Wrachtrup, Joerg (2018). "Plataformas materiales para tecnologías cuánticas fotónicas basadas en espín". Nature Reviews Materials . 3 (5): 38–51. Código Bibliográfico :2018NatRM...3...38A. doi :10.1038/s41578-018-0008-9. S2CID  139734402.
  84. ^ Radko, Ilya P.; Boll, Mads; Israelsen, Niels M.; Raatz, Nicole; Meijer, Jan; Jelezko, Fedor; Andersen, Ulrik L.; Huck, Alexander (2016). "Determinación de la eficiencia cuántica interna de defectos de vacancia de nitrógeno implantados superficialmente en diamantes en masa" (PDF) . Optics Express . 24 (24): 27715–27725. Bibcode :2016OExpr..2427715R. doi :10.1364/OE.24.027715. PMID  27906340.
  85. ^ Albrecht, R.; Bommer, A.; Deutsch, C.; Reichel, J.; Becher, C. (2013). "Acoplamiento de un único centro de nitrógeno-vacante en diamante a una microcavidad basada en fibra". Physical Review Letters . 110 (24): 243602. arXiv : 1303.7418 . Código Bibliográfico :2013PhRvL.110x3602A. doi :10.1103/physrevlett.110.243602. PMID  25165921. S2CID  27859868.