JPhysD编辑优选：一种基于极大似然估计的氮空位色心系综自旋读出方法
本篇研究来自北京航空航天大学袁珩教授带领的课题组，研究提出了一种新型的估计方法，用于金刚石NV色心系宗的电子自旋读出。利用该方法，自旋读出的精度可以达到Cramér-Rao极限，实现更高的自旋读出效率。
文章介绍
Jixing Zhang, Lixia Xu, Tao Shi, Guodong Bian, Pengcheng Fan, Mingxin Li1,Peirong Chen, Chang Xu, Ning Zhang and Heng Yuan
通讯作者：
- 袁珩 北京航空航天大学
在这项工作中，基于最大似然估计（MLE）提出了一种使用荧光动力学的自旋读出方法，以提高金刚石氮空位（NV）中心的脉冲自旋读出精度。与传统的光子求和方法相比，该估计方法可以达到Cramér-Rao极限，并使光子散粒噪声限制的自旋读出精度提高20％。通过使用金刚石NV色心的速率方程模型，可以获得荧光动力学的精确解。此外，根据速率方程模型与荧光动力学，自旋和泵浦光功率的关系，提供了一种实用的MLE读出方案，该方案能够区分自旋读出信息和经典噪声。与传统方法相比，经典噪声抑制能力可提高300倍。可以预期，MLE方法有效地提高基于金刚石NV色心的量子传感性能。
金刚石NV色心近年来受到科学家的广泛关注。基于金刚石NV色心的量子传感，量子计算，基础物理理论研究以及微观核磁共振研究等都是近些年的研究热点。由于金刚石NV色心的自旋读出是实现上述应用的基础，因此，对金刚石NV色心自旋读出的性能研究有重要意义。现有的金刚石NV色心自旋光读出方法受限于光子散粒噪声，具有信噪比低等问题。本研究针对该问题进行研究，提出提高自旋读出性能的方法。
作者介绍
北京航空航天大学
袁珩，北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院研究员，从事量子传感技术（主要针对惯性测量与磁场测量）、微纳传感芯片技术研究工作，中国仪器仪表学会量子传感与精密测量仪器分会理事、传感器分会理事，IEEE Industrial Electronics Society Technical Committee on Industrial Informatics（IEEE工业电子学会工业信息学技术委员会委员）。“惯性技术”国家级重点实验室、“量子传感技术”工信部重点实验室、“中英量子传感技术”北京市国际合作基地、“极弱磁测量技术”教育部重点实验室成员。