Blinder, R., Mindarava, Y., Tran, T.H. et al.
Aufgrund ihrer optischen Adressierbarkeit einzelner Spins und ihrer langen Kohärenzzeit werden Stickstoff-Fehlstellenzentren (NV-Zentren) in Diamanten oft als „atomähnliche feste Spindefekte“ bezeichnet. Wie bei gefangenen Atomionen beobachtet, wurde eine durch nicht unterscheidbare Photonen vermittelte Quanteninterferenz zwischen entfernten NV-Zentren nachgewiesen. In der hochempfindlichen Gleichstrommagnetometrie bei Raumtemperatur können NV-Ensembles möglicherweise mit Alkaliatomdampfzellen konkurrieren. Lokale Spannungen führen jedoch zu einer Variation der optischen und Spinübergänge der NV-Zentren von Zentrum zu Zentrum. Daher ist eine fortschrittliche Technik des Diamantwachstums in Richtung kristalliner Perfektion erforderlich. Hier berichten wir über die Synthese hochwertiger HPHT-Kristalle (Hochdruck-Hochtemperatur-Kristalle), die eine kleine inhomogene Verbreiterung der Spinübergänge von T2* = 1,28 μs aufweisen und sich damit der Grenze für Kristalle mit natürlichem 13C-Gehalt nähern, die wir als T2* = 1,48 μs bestimmen. Der Beitrag von Spannung und lokalen Ladungen zur inhomogenen Verbreiterung wird für NV-Ensembles innerhalb eines Volumens von > 10 mm3 auf ~17 kHz volle Breite bei halbem Maximum gesenkt. Bei der Betrachtung optischer Übergänge in stickstoffarmen Kristallen untersuchen wir die Variation der optischen Übergangsfrequenzen der Null-Phononenlinie bei niedrigen Temperaturen und zeigen einen Spannungsbeitrag unter 2 GHz für einen großen Teil einzelner NV-Zentren.
Commun Mater 5, 224 (2024).