开发基于单缺陷的量子传感技术

针对开发基于单缺陷的量子传感技术，我们采取的策略是利用光探测磁共振技术，读取并操控单缺陷的自旋量子态。这对仪器系统提出了双向分辨率要求：不仅需要数十千赫兹的谱学分辨率，还需具备数十纳米级的磁场与电场成像分辨能力。针对单缺陷型量子传感器的研究，我们自主设计并搭建了一套基于氮原子-缺陷的扫描探针显微镜（nitrogen-vacancy based atomic force microscopy，NV-AFM）系统，并圆满完成预定测试指标：指标3.1 针对微弱电场或磁场探测，实现优于100 kHz的谱学分辨率；指标3.2 基于色心量子比特，实现优于40 nm的磁场成像分辨率；指标3.3 基于色心量子比特，实现优于40 nm的电场成像分辨率。此外，我们利用该NV-AFM系统对界面水和受限水体系进行了测试，获取了重要的结构与谱学信息。本研究为实现基于单缺陷的量子传感奠定了坚实的实验基础。该数据集主要包含两部分：一是基于NV-AFM系统的设计搭建的过程描述及对应的原始数据，二是对NV-AFM系统的测试结果描述及对应的原始数据。