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Veröffentlicht von:Wanda Straut Geändert vor über 9 Jahren
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NV-Zentren in Diamant
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Überblick Erzeugung Niveauschema und Fluoreszenzspektrum NV-Zentren als Einzelphotonquelle Kernspinmessung bei Raumtemperatur Zusammenfassung und Ausblick
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Erzeugung Stickstoffdefekte homogen verteilt in Typ Ib künstlichem Diamant Erzeugung zusätzlicher Vacancy- Defekte durch Elektronen- oder Neutronenbestrahlung Erhitzen ermöglicht Diffusion der V- Defekte zu den Stickstoffatomen Unbehandelter Ib-Diamant enthält bereits genügend einzelne NV- Defekte
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Niveauschema Gitterschwingungen verbreitern Linienspektrum Zero Phonon Line und breites Phonon Sideband
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Double Well Potential Defekt symmetrisch bzgl. Vertauschung von N und V Franck-Condon- Näherung => „senkrechte“ Übergänge
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NV-Zentren als Einzelphotonquelle Vorteile Einfache Handhabung (z.B. durch piezo nanopositioning) Betrieb bei Raumtemperatur möglich Robust gegenüber photobleaching-Effekten (im Gegensatz zu z.B. organischen Farbstoffmolekülen)
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Aufbau
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g ⁽ ² ⁾ (τ) für Anregungsleistungen von a) 0,16 Psat b) 1,6 Psat c) 30 Psat Photonenstatistik (HBT-Messung)
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Optische Kernspinmessung bei Raumtemperatur Kohärenzzeiten des Kernspin deutlich länger als die des Elektronenspin Elektronische Spinzustände optisch unterscheidbar Idee: Bilde Kernspin auf Elektronenspin ab
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Optische Kernspinmessung bei Raumtemperatur Idee: Bilde Kernspin auf Elektronenspin ab Kohärenzzeiten des Kernspin deutlich länger als die des Elektronenspin Elektronische Spinzustände optisch unterscheidbar
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Ergebnisse Projektive Messung erklärt Rechtecksignal Ohne Mikrowelle keine Korrelation zw. Kernspin und Fluoreszenz
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Ergebnisse Zwei aufeinanderfolgende Messungen haben mit hoher Wahrscheinlichkeit das gleiche Ergebnis (unteres Histogramm) Konditionales Einstrahlen eines RF-π- Pulses reduziert die Wahrscheinlichkeit auf ~33% Geringer Kontrast aufgrund zusätzlicher dunkler Zustände
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Zusammenfassung & Ausblick Leichte Handhabung verglichen mit Atomen NV-Zentren als stabile Einzelphotonquelle bei RT Lange Kernspinkohärenzzeiten interessant für QI NV-Zentren in Resonatoren für schmalere Spektren Unbekannte Zustände; kompliziertes, noch nicht vollständig vermessenes System
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Literatur (1) Spectroscopy on single N-V defect centers in diamond: tunneling of nitrogen atoms into vacancies and fluorescence spectra, Kilin et al, Journal of Luminescence 86 (2000) (2) Stable Solid-State Source of Single Photons, Kurtsiefer et al, Physical Review Letters Volume 85 Number 2 (2000) (3) Single-Shot Readout of a Single Nuclear Spin, Neumann et al, Science 329, 542 (2010) (4) Dark states of single NV centers in diamond unraveled by single shot NMR, Waldherr et al, arXiv:1012.5017v2 [quant-ph] 28 Mar 2011 (5) Processing quantum information in diamond, Wrachtrup, Jelezko, 2006 J. Phys.: Condensed Matter 18 S807 (6) Single spin states in a defect center resolved by optical spectroscopy, Jelezko et al, Applied Physics Letters Volume 81, Number 12, (2002)
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