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多量子比特核磁共振体系的实验操控技术 被引量:1
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作者 潘健 余琦 彭新华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期57-67,共11页
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... 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. 展开更多
关键词 核磁共振 量子计算 量子操控 多量子比特
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单自旋量子精密测量——基于钻石量子传感器的微观磁共振
2
作者 程春阳 张琪 石发展 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期861-872,共12页
量子精密测量作为基于量子力学原理发展起来的精密测量技术,正成为各学科发展的重要推动力.此处所谓的单自旋量子精密测量一层含义是指以金刚石中的一类点缺陷——氮-空位色心单自旋为量子信息载体,通过光探测磁共振方式对其进行检测;... 量子精密测量作为基于量子力学原理发展起来的精密测量技术,正成为各学科发展的重要推动力.此处所谓的单自旋量子精密测量一层含义是指以金刚石中的一类点缺陷——氮-空位色心单自旋为量子信息载体,通过光探测磁共振方式对其进行检测;另一层面是指通过微波射频的操控将氮-空位色心单自旋制备成量子传感器,实现高灵敏度高空间分辨率的微观磁共振,甚至可以达到对单电子/单核自旋检测的水平.这一技术用量子传感代替电学探测模式,将传统磁共振的检测能力在空间上从毫米推进到纳米尺度,分子数从数十亿推进到单个分子水平.基于氮-空位色心的量子精密测量技术仍处于快速发展阶段,其正在被应用于二维材料磁性研究、超导、单分子结构、单细胞磁检测等方向,有望为物理、化学、生命科学甚至医学等领域的发展提供重要支撑.本文首先介绍单自旋量子精密测量的基本概念和原理,接着着重介绍本课题组近年基于氮-空位色心的量子精密测量相关实验研究,包括单分子顺磁共振、纳米核磁共振、基础物理等方面的相关进展及未来研究展望. 展开更多
关键词 量子精密测量 氮-空位色心 量子传感器 单自旋 微观磁共振
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量子物质拓扑相的核磁共振量子模拟 被引量:1
3
作者 罗智煌 彭新华 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期117-128,共12页
拓扑相是一类不能由经典朗道对称破缺理论描述的奇特物质态.这种态具有一些有趣的性质,如依赖于拓扑流形的基态简并度、准粒子分数统计和拓扑纠缠熵等.拓扑相的性质研究在凝聚态物理中本身具有重要意义,如促进新型材料的发现.另一方面,... 拓扑相是一类不能由经典朗道对称破缺理论描述的奇特物质态.这种态具有一些有趣的性质,如依赖于拓扑流形的基态简并度、准粒子分数统计和拓扑纠缠熵等.拓扑相的性质研究在凝聚态物理中本身具有重要意义,如促进新型材料的发现.另一方面,拓扑相提供了一种天然的无噪声介质,在容错量子计算领域也有着潜在的应用.然而,受限于当前苛刻的实验条件和可控的实验手段,在真实体系中观测并探索拓扑相的性质是一件困难的事情.量子模拟用一个可控的量子系统模拟复杂的或难以观测的物理现象,为我们研究拓扑相提供了有力手段.核磁共振体系作为量子模拟的物理实现平台之一,在多量子比特实验中具有成熟的控制技术和精确的测量手段,是一个很好的测试平台.本文首先介绍拓扑相的基本概念和性质,回顾核磁共振在量子模拟中的应用,然后讨论基于该体系完成的关于拓扑相量子模拟的几个实验工作,最后给出总结并展望此研究领域的前景. 展开更多
关键词 核磁共振 量子模拟 拓扑相 拓扑量子相变 拓扑量子计算
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基于量子Fisher信息测量的实验多体纠缠刻画 被引量:2
4
作者 刘然 吴泽 +2 位作者 李宇晨 陈昱全 彭新华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期157-164,共8页
量子Fisher信息在量子度量与量子信息领域的研究中至关重要,然而在实验中的提取却十分棘手,尤其是对于大尺度的量子系统.这里我们发展了利用测量量子态间重叠的方式来高效提取量子Fisher信息的方法,对于纯态而言,这种方法只需要在量子... 量子Fisher信息在量子度量与量子信息领域的研究中至关重要,然而在实验中的提取却十分棘手,尤其是对于大尺度的量子系统.这里我们发展了利用测量量子态间重叠的方式来高效提取量子Fisher信息的方法,对于纯态而言,这种方法只需要在量子系统中引入一个额外的辅助比特并施加单次测量即可实现.相对于以往的量子Fisher信息提取方法,需要更少由测量带来的时间资源消耗,因此高效且具有扩展性.我们将这种方法应用于经历量子相变的三体相互作用系统中多体纠缠的刻画,并使用核磁共振量子模拟器实验展示了该方案的可行性. 展开更多
关键词 量子 FISHER 信息 多体纠缠 量子态重叠
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基于固态自旋体系的高保真度量子逻辑门的实验研究
5
作者 麦麦提依明·吐孙 耿建培 荣星 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期968-976,1011,共10页
量子计算利用量子力学的原理,能够有效处理很多经典计算难以解决的问题,比如大数因子分解.在实现量子信息处理和控制的过程中量子系统总是会受到退相干的影响,这种退相干是由量子系统与外界环境的相互作用造成的.因此实现可以抑制退相... 量子计算利用量子力学的原理,能够有效处理很多经典计算难以解决的问题,比如大数因子分解.在实现量子信息处理和控制的过程中量子系统总是会受到退相干的影响,这种退相干是由量子系统与外界环境的相互作用造成的.因此实现可以抑制退相干的高保真度量子逻辑门在量子计算研究中具有重要意义.本文首先介绍了实现量子计算对物理系统的要求,然后基于金刚石NV色心体系,讨论实现了动力学纠错门、高保真度的普适量子逻辑门以及时间最优的普适量子逻辑门的几个实验工作,最后给出总结. 展开更多
关键词 量子计算 退相干 脉冲序列 金刚石NV色心
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实验研究DQC1算法中的量子失谐
6
作者 李廷伟 伍旸 +1 位作者 金芳洲 荣星 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期8-14,I0002,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 量子失谐 电子自旋共振 DQC1算法
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基于法布里-珀罗谐振腔的W波段电子顺磁共振探头研制
7
作者 罗文尤 荣星 《波谱学杂志》 CAS 2024年第4期393-404,共12页
本文研制了一种基于法布里-珀罗谐振腔的W波段电子顺磁共振探头.利用法布里-珀罗谐振腔所具备的大体积和开放腔等特点,本文将法布里-珀罗谐振腔用作谱仪探头的谐振器部分,并且设计了波纹波导来实现微波桥与法布里-珀罗谐振腔之间的低损... 本文研制了一种基于法布里-珀罗谐振腔的W波段电子顺磁共振探头.利用法布里-珀罗谐振腔所具备的大体积和开放腔等特点,本文将法布里-珀罗谐振腔用作谱仪探头的谐振器部分,并且设计了波纹波导来实现微波桥与法布里-珀罗谐振腔之间的低损耗微波信号传输.所研制的探头工作在W波段,空载品质因数为1542.最终将该探头集成于W波段电子顺磁共振谱仪,通过测量Mn(Ⅱ)掺杂的CaO粉末样品的谱线,展示了该探头在常温下用于W波段连续波电子顺磁共振实验的能力.探头的调制场频率设置为100 kHz,实验结果显示探头的最大调制场幅度可达8.9 G(1 G=10^(−4)T),谱仪绝对自旋数灵敏度为6.6×10^(8)spins/(G·√Hz). 展开更多
关键词 电子顺磁共振 法布里-珀罗谐振腔 波纹波导 灵敏度
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基于双跃迁方法的温度鲁棒金刚石磁测量方法
8
作者 谢才津 朱云彬 +4 位作者 谢一进 李廷伟 张闻哲 王毅凡 荣星 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1-7,69,共8页
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,N... 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。 展开更多
关键词 金刚石磁力计 氮-空位色心 温度鲁棒性
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基于胶体量子点自组装的柔性衬底激光器
9
作者 陈伟国 刘瑞祥 樊逢佳 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期679-684,I0056,共7页
凭借着波长可调、窄的光谱线宽以及高的光强,胶体量子点激光器在柔性光电器件中具有广阔的应用前景.然而,柔性衬底量子点激光器的制备面临很大挑战,这主要是由于基于微纳加工工艺的光学谐振腔通常只能在刚性衬底中加工。本文提出了一种... 凭借着波长可调、窄的光谱线宽以及高的光强,胶体量子点激光器在柔性光电器件中具有广阔的应用前景.然而,柔性衬底量子点激光器的制备面临很大挑战,这主要是由于基于微纳加工工艺的光学谐振腔通常只能在刚性衬底中加工。本文提出了一种简单的液相自组装方法来制备柔性衬底胶体量子点超颗粒激光器.由于没有添加表面活性剂,该量子点超颗粒具有光滑的球型表面,能够作为高质量的回音壁模式谐振腔提供光反馈.在飞秒脉冲激光的激发下,该量子点激光器的激光阈值低至54μJ/cm^(2).而且,该激光谐振腔的品质因子(Q=963)是采用表面活性剂组装的量子点激光器的两倍.此外,作为不依赖衬,底的发光光源,该量子点激光器能够很方便地沉积在柔性衬底中,如纸或者布等,并实现激光.而且,量子点激光器具有非常高的激光稳定性:在被高能量飞秒脉冲光连续激发400分钟之后,该量子点激光器的激光强度依然能够保持在初始值的85.7%.作为一种具有高强度、能够沉积在柔性衬底中且性能稳定的激光光源,胶体量子点超颗粒激光器在可穿戴设备和医疗诊断中具有潜在的应用前景. 展开更多
关键词 胶体量子点 超颗粒 激光 柔性器件
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铷-氙气室原子磁力仪系统磁场测量能力的标定 被引量:5
10
作者 李辉 江敏 +3 位作者 朱振南 徐文杰 徐旻翔 彭新华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期142-151,共10页
本文针对微弱磁场精密测量问题,在自主研制的铷-氙气室原子磁力仪系统上,探讨了两种磁场测量的方式,分别实现了对交流磁场与静磁场的测量,并对它们的磁场测量能力进行了实验标定.交流磁场测量原理是基于测量外磁场对87Rb原子极化的影响... 本文针对微弱磁场精密测量问题,在自主研制的铷-氙气室原子磁力仪系统上,探讨了两种磁场测量的方式,分别实现了对交流磁场与静磁场的测量,并对它们的磁场测量能力进行了实验标定.交流磁场测量原理是基于测量外磁场对87Rb原子极化的影响,实验标定结果为在2100 Hz频率范围内磁场测量的灵敏度约为1.5 pT/√Hz,带宽约为2.8 kHz;静磁场测量原理是基于测量铷-氙气室内超极化129Xe的拉莫进动频率,实验上首先测得超极化129Xe的横向、纵向弛豫时间分别约为20.6和21.5 s,然后通过标定给出静磁场测量精度约为9.4 pT,测量范围超过50μT.相比无自旋交换弛豫原子磁力仪,该磁力仪在同一体系内实现了交流磁场与静磁场的测量,且交流磁场测量具有更大的带宽,静磁场测量可在地磁场下正常工作,将有望应用于地磁测量、基础物理等方面的研究. 展开更多
关键词 超极化氙 自由感应衰减 拉莫频率 磁场测量
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漆酶催化邻苯二酚开环的自由基反应机制(英文) 被引量:3
11
作者 陈明 王林 +5 位作者 谭天 罗学才 郑在 尹若春 苏吉虎 杜江峰 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第3期620-626,共7页
酶催化反应是绿色化学领域中的研究热点之一。在常用的酶中,漆酶是一种多铜氧化酶。在此,漆酶被用来研究邻苯二酚的氧化和芳香环开环的自由基过程。实验表明,邻苯二酚的初始氧化产物是一个半醌自由基,再发生分子间加成反应而生成二聚体... 酶催化反应是绿色化学领域中的研究热点之一。在常用的酶中,漆酶是一种多铜氧化酶。在此,漆酶被用来研究邻苯二酚的氧化和芳香环开环的自由基过程。实验表明,邻苯二酚的初始氧化产物是一个半醌自由基,再发生分子间加成反应而生成二聚体和三聚体(通过质谱鉴定),和分子内加成而生成可被5,5-二甲基-1-氧化吡咯啉(DMPO)所捕获的含有支链烷基自由基的呋喃衍生物。后者经核磁共振氢谱(~1H-NMR)加以分析。同时,通过^(17)O同位素标记追踪方法,我们发现水直接参与该分子内加成反应,并释放出^(17)O标记的羟基自由基(?^(17)OH)。此外,除了3-甲基邻苯二酚和4-甲基邻苯二酚两种类似物,此自由基过程在间苯二酚、对苯二酚、萘二酚、3-硝基邻苯二酚和4-硝基邻苯二酚等底物中均未发生。据此,我们对C_4-C_5位点的选择性活化与开环的机理展开分析和讨论,并将该机理与邻苯二酚双加氧酶导致的邻苯二酚双氧中间位置和相邻位置的开环过程相比较。这些结果将有益于漆酶的改造和仿生。 展开更多
关键词 漆酶 自由基氧化 芳香环开环 电子顺磁共振波谱 自旋捕获技术
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基于金刚石NV色心的纳米尺度磁场测量和成像技术 被引量:8
12
作者 王成杰 石发展 +2 位作者 王鹏飞 段昌奎 杜江峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第13期37-45,共9页
纳米级分辨率的磁场测量和成像是磁学中的一种重要研究手段.金刚石中的单个氮-空位点缺陷电子自旋作为一种量子传感器,具有灵敏度高、原子级别尺寸、可工作在室温等诸多优势,灵敏度可以达到单核自旋级别,空间分辨率达到亚纳米.将这种磁... 纳米级分辨率的磁场测量和成像是磁学中的一种重要研究手段.金刚石中的单个氮-空位点缺陷电子自旋作为一种量子传感器,具有灵敏度高、原子级别尺寸、可工作在室温等诸多优势,灵敏度可以达到单核自旋级别,空间分辨率达到亚纳米.将这种磁测量技术与扫描成像技术结合,能够实现高灵敏度和高分辨率的磁场成像,定量地重构出杂散场.这种新型的磁成像技术可以给出磁学中多种重要的研究对象如磁畴壁、反铁磁序、磁性斯格明子的结构信息.随着技术的发展,基于氮-空位点缺陷的磁成像技术有望成为磁性材料研究的重要手段. 展开更多
关键词 NV色心 量子测量 磁测量 磁成像
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线粒体呼吸链的电子顺磁共振 被引量:1
13
作者 毛杰利 张琪 +2 位作者 石发展 苏吉虎 杜江峰 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期339-345,共7页
有氧呼吸(aerobic respiration)是地球上高等生物繁衍生息的生理基础,而使这个生理活动得以正常维持的基础是绿色植物的光合作用(photosynthesis)[1,2].后者利用太阳光能将CO2和H2O合成前者所需的富含化学能的有机物,同时释放出氧气以... 有氧呼吸(aerobic respiration)是地球上高等生物繁衍生息的生理基础,而使这个生理活动得以正常维持的基础是绿色植物的光合作用(photosynthesis)[1,2].后者利用太阳光能将CO2和H2O合成前者所需的富含化学能的有机物,同时释放出氧气以维持大气层中约21%的含氧量[1].巴随着人类社会的发展,人们生活水平日渐提高,人们也迫切希望了解人体自身的各种生命活动,以获得健康体质,达到延年益寿的目的.众所周知,人体各种生命活动所需的能量主要由有氧呼吸提供.因此,作为呼吸作用主体的线粒体,具有非常重要且不可替代的生理功能.比如,它一方面为其他生理活动提供能量,另一方面还维持这些生理活动的正常进行[2].当线粒体发生功能性障碍或生理活动失调时,会诱发许多疾病,甚至危及生命[3,4]. 展开更多
关键词 电子顺磁共振 有氧呼吸 功能性障碍 太阳光能 健康体质 高等生物 线粒体呼吸链 呼吸作用
原文传递
基于金刚石氮-空位色心的精密磁测量 被引量:13
14
作者 彭世杰 刘颖 +2 位作者 马文超 石发展 杜江峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期197-208,共12页
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... 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. 展开更多
关键词 氮-空位色心 磁共振 精密测量 量子极限
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用于零场核磁共振探测的无自旋交换弛豫原子磁力仪 被引量:11
15
作者 陈伯韬 江敏 +4 位作者 季云兰 边纪 徐文杰 张晗 彭新华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期112-122,共11页
研制了用于液体零场核磁共振探测的无自旋交换弛豫(SERF)铷原子磁力仪。通过实验测量原子的磁共振曲线,验证了磁力仪工作在SERF状态,且结果与理论相符。采用增加光强的方法提高磁力仪带宽,满足了液体零场核磁共振的带宽需求,磁力仪在20~... 研制了用于液体零场核磁共振探测的无自旋交换弛豫(SERF)铷原子磁力仪。通过实验测量原子的磁共振曲线,验证了磁力仪工作在SERF状态,且结果与理论相符。采用增加光强的方法提高磁力仪带宽,满足了液体零场核磁共振的带宽需求,磁力仪在20~300Hz频率范围内的灵敏度低于18fT/Hz1/2。用基于磁力仪研制的液体零场核磁共振装置对甲酸样品进行测量,得到了13 C标记的甲酸的零场核磁共振谱,验证了磁力仪的可用性。 展开更多
关键词 测量 原子磁力仪 无自旋交换弛豫 灵敏度 零场核磁共振
原文传递
基于金刚石固态单自旋的纳米尺度零场探测 被引量:1
16
作者 赵鹏举 孔飞 +2 位作者 李瑞 石发展 杜江峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第21期71-80,共10页
在单分子层面对物质的特性进行表征在当今科学发展中有着重要意义,例如生物、化学、材料科学等.通用纳米尺度传感器的到来有望实现物质科学的一个长远目标—室温大气环境下的单分子结构解析.近些年来,金刚石中氮-空位(NV)色心作为一种... 在单分子层面对物质的特性进行表征在当今科学发展中有着重要意义,例如生物、化学、材料科学等.通用纳米尺度传感器的到来有望实现物质科学的一个长远目标—室温大气环境下的单分子结构解析.近些年来,金刚石中氮-空位(NV)色心作为一种固态自旋逐渐发展成兼具高空间分辨率和高探测灵敏度的纳米尺度传感器.由于其无损、非侵入的特性,在单分子测量方面具有非常出色的表现.到目前为止,NV传感器已经实现了对磁场、电场、温度等诸多物理量的高灵敏度探测,是一种潜在的多元化量子传感器.结合多角度的交叉测量,有助于提升对新物质、新材料、新现象的认识与理解.本文从NV传感器的微观结构出发,简要介绍了在零场这一特殊磁场条件下的几篇探测工作,包括零场的顺磁共振探测和电场探测. 展开更多
关键词 氮-空位色心 单自旋 零场顺磁共振 电场探测
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用于金刚石表面单分子有序固定的DNA折纸制备 被引量:1
17
作者 魏一成 余佩 +6 位作者 陈明 孙梓庭 曾俨 娄继忠 陈三友 石发展 杜江峰 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第1期53-60,共8页
近年来兴起的以金刚石氮-空位(NV)色心为量子传感器的微观磁共振技术得到快速发展,已经实现单个生物分子磁共振谱的探测,正在向单分子结构和功能的研究推进.这其中需要解决一个重要的技术问题,即单分子在金刚石表面的有序分散和固定. DN... 近年来兴起的以金刚石氮-空位(NV)色心为量子传感器的微观磁共振技术得到快速发展,已经实现单个生物分子磁共振谱的探测,正在向单分子结构和功能的研究推进.这其中需要解决一个重要的技术问题,即单分子在金刚石表面的有序分散和固定. DNA的自组装为解决这一问题提供了可行途径,本文使用DNA折纸技术,制备了一种60 nm边长的正方形双层DNA折纸作为单分子载体,并与金刚石表面结合.首先采用双层结构提高了DNA折纸的稳定性,其次通过在DNA折纸边缘添加发卡结构减少了DNA折纸结构间的聚团,最终成功将DNA折纸装配到金刚石表面.通过原子力显微镜图像进行表征显示其结构完整、分散均匀.本工作为后续的单分子磁共振技术在单分子生物物理领域的应用推广奠定了样品制备的基础. 展开更多
关键词 金刚石 DNA折纸 单分子磁共振 样品制备
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固态单自旋量子控制研究进展 被引量:1
18
作者 李廷伟 荣星 杜江峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期51-64,共14页
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... 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. 展开更多
关键词 量子控制 量子逻辑门 金刚石氮-空位色心 宇称时间对称性
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Temperature-Dependent Formation of Redox Sites in Molybdenum Trioxide Studied by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy
19
作者 谭天 陈明 +1 位作者 苏吉虎 杜江峰 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2019年第6期657-660,I0002,共5页
The formation and qualification of redox sites in transition metal oxides are always the active fields related to electronics, catalysis, sensors, and energy-storage units. In the present study, the temperature depend... The formation and qualification of redox sites in transition metal oxides are always the active fields related to electronics, catalysis, sensors, and energy-storage units. In the present study, the temperature dependence of thermal reduction of MoO3 was surveyed at the range of 350℃ to 750℃. Upon reduction, the formed redox species characterized by EPR spectroscopy are the MoVion and superoxide anion radical (O2-) when the reduction was induced at the optimal temperature of 300-350℃. When heating-up from 350℃, the EPR signals started to decline in amplitude. The signals in the range of 400-450℃ decreased to half of that at 350℃, and then to zero at ~600℃. Further treatment at even higher temperature or prolonged heating time at 500℃ caused more reduction and more free electrons were released to the MoO3 bulk, which results in a delocalized means similar to the antiferromagnetic coupling. These data herein are helpful to prepare and study the metal-oxide catalysts. 展开更多
关键词 MOO3 Thermal reduction Mo~Ⅴ Superoxide anion radical Electron paramagnetic resonance spectroscopy
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扫描氮-空位显微镜探针-样品间距的测定方法
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作者 金子建 程智 +1 位作者 陈宇航 王鹏飞 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期634-641,共8页
基于金刚石量子精密测量技术的扫描氮-空位显微镜(SNVM)近年来发展十分迅速,广泛应用于磁性材料,生物成像等领域。其中,作为原子级大小的感测单元,氮-空位色心探针和样品之间的距离是影响SNVM成像空间分辨率的重要因素,也是准确重构扫... 基于金刚石量子精密测量技术的扫描氮-空位显微镜(SNVM)近年来发展十分迅速,广泛应用于磁性材料,生物成像等领域。其中,作为原子级大小的感测单元,氮-空位色心探针和样品之间的距离是影响SNVM成像空间分辨率的重要因素,也是准确重构扫描成像物理量的必要条件。本文提出一种导线标准样品及测量方法,用于确定氮-空位色心探针与样品间距。首先使用电子束光刻及镀膜等微纳加工技术实现百纳米线宽的导线标准样品的制备,其次在自行搭建的扫描氮-空位显微镜平台上实现标准样品中电流产生磁场的扫描成像,之后使用理论公式对磁场成像结果进行拟合分析得到氮-空位色心探针-样品间距,最后对该方法的精度及空间分辨率进行讨论。 展开更多
关键词 金刚石NV色心 扫描氮-空位显微镜 NV色心探针-样品间距 空间分辨率
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