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       筑波大学的科学家们展示了如何利用超快光谱来提高量子传感器的时间分辨率。通过测量金刚石晶格中相干自旋的方向，他们表明磁场甚至可以在很短的时间内被测量出来。这项工作可能促进超高精度测量领域的发展，即量子计量学，以及基于电子自旋的“自旋电子”量子计算机的发展。

       量子传感提供了以纳米分辨率极其精确地监测温度以及磁场和电场的可能性。通过观察这些特性如何影响传感分子内的能级差异，纳米技术和量子计算领域的新途径可能变得可行。然而，由于发光寿命有限，传统量子传感方法的时间分辨率以前被限制在微秒范围内。需要一种新的方法来帮助改进量子传感。

       现在，由筑波大学领导的一组研究人员开发了一种在着名的量子传感系统中实现磁场测量的新方法。氮空位（NV）中心是钻石中的特定缺陷，其中两个相邻的碳原子已被氮原子和空位取代。该位点的额外电子的自旋状态可以使用光脉冲读取或相干操纵。

       “例如，带负电荷的NV自旋状态可以用作具有全光学读出系统的量子磁强计，即使在室温下也是如此，”第一作者 Ryosuke Sakurai 说。该团队使用“逆科顿-穆顿”效应来测试他们的方法。正常的科顿-穆顿效应发生在横向磁场产生双折射时，双折射可以将线性偏振光改变为具有椭圆偏振。在这个实验中，科学家们做了相反的事情，利用不同偏振的光来产生微小的受控局部磁场。

       日本高级科学技术研究所Muneaki Hase和他的同事Toshu An说：“利用非线性光磁量子传感技术，将有可能在具有高时空分辨率的先进材料中测量局域磁场或自旋电流。”该团队希望这项工作将有助于使量子自旋电子计算机成为敏感的自旋态，而不是像目前的计算机那样仅仅是电荷。这项发表在APL Photonics上的研究，也可能使新的实验在现实的设备操作条件下观察磁场的动态变化，甚至可能是单自旋。

       相关文献：

       Ryosuke Sakurai et al, Ultrafast opto-magnetic effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals, APL Photonics (2022).DOI: 10.1063/5.0081507