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与金刚石中氮空位色心弱耦合的单个核自旋的强极化
摘要： 我们通过实验展示了与金刚石中氮空位（NV）中心弱相互作用的13C核自旋具有高度偏振特性。通过结合相干微波激励脉冲与光学照射，我们实现了可控弛豫，在室温下使与NV中心具有约600 kHz超精细相互作用强度的远程13C核自旋获得了极性可调、偏振度高于85%的快速核偏振。借助数值模拟表明，各向异性超精细张量分量天然提供了调控自旋混合参数的途径，通过外磁场精确调节核量子化轴即可实现高效核偏振。我们进一步讨论了自旋动力学过程及该方法对NV中心电子自旋周围各类目标13C核自旋的广泛适用性。所提出的控制方法为利用固体中的核自旋资源实现高保真自旋寄存器初始化和量子计量等应用，展示了一条高效且通用的技术路径。
关键词： 氮空位（NV）、氮空位中心、自旋初始化、超精细相互作用、自旋极化
更新于2025-09-23 15:19:57
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沃伊格几何构型中与二维半导体耦合的量子点快速光学自旋初始化
摘要： 我们研究了沃伊特构型下量子点与激光脉冲的相互作用，特别分析了通过将量子点置于二硫化钼（MoS2）单层附近实现快速自旋初始化的潜力。MoS2单层会影响量子点的自发衰减率，导致平行和垂直于该层的量子点电偶极矩呈现各向异性增强的衰减率。通过求解相关密度矩阵方程，我们发现短时间内可获得高自旋初始化保真度，该保真度显著高于量子点处于自由空间真空时的情况。我们考察了量子点与外加光场相互作用的两种不同情形：首先采用连续波激光场，测定不同量子点-MoS2层间距下能实现可接受保真度水平的场强，并研究了MoS2材料质量对自旋初始化保真度的影响；同时研究了量子点与激光脉冲的相互作用，通过数值最优控制获得随时间变化的场强，从而在短时间间隔内实现最大最终保真度。与连续波场激发相比，后一种方法产生了更优的结果。
关键词： 自旋初始化、量子点、沃伊特几何构型、光泵浦、珀塞尔效应、最优控制、自旋动力学
更新于2025-09-23 15:19:57