Abstract:

金刚石中存在一类氮-空位缺陷（NV色心），是一个电子自旋和核自旋耦合的固态自旋体系，因为具有独特的发光性质和磁敏感特性，近年来成为量子精密测量领域中的一个热点体系。本报告介绍我们课题组基于该体系展开的两个研究方向：

1.基于单自旋体系的非厄米量子物理实验研究。 我们就量子体系如何实现非厄密量子力学演化提出了一种“扩张”的方法，并且在金刚石NV体系中展示了对时间-宇称破缺物理的实验观测[1]。随后我们对非厄密量子物理中关心的量子态演化问题做了一系列研究，从而可以观察到厄米哈密顿量支配体系演化时所无法观察到的一些有趣的性质[2]。

2.当我们掌握对NV色心体系哈密顿量精密调控能力的时候，我们可以将其用作一种新颖的磁场传感器。我们将介绍两类特殊的用途。 一种是利用单个NV色心构筑微纳尺度的磁传感器，在亚微米尺度对物理学基本规律开展检验，希望从中对非标准模型新物理所预言的实验现象开展探索[3,4]。另外一种是利用大量的NV色心构筑高灵敏度的磁传感单元。特别介绍最近我们发现能够直接将自然界太阳光驱动量子磁传感器，实现对磁场的精密测量[5]。

References
[1] Yang Wu, Wenquan Liu, Jianpei Geng, Xingrui Song, Xiangyu Ye, Chang-Kui Duan, Xing Rong, and Jiangfeng Du, Observation of parity-time symmetry breaking in a single-spin system, Science 364, 878 (2019)
[2] Wenquan Liu, Yang Wu, Chang-Kui Duan, Xing Rong, and Jiangfeng Du, Dynamically Encircling an Exceptional Point in a Real Quantum System, Physical Review Letters 126, 170506(2021).
[3] Man Jiao, Maosen Guo, Xing Rong, Yi-Fu Cai, and Jiangfeng Du, Experimental Constraint on an Exotic Parity-Odd Spin-and Velocity-Dependent Interaction with a Single Electron Spin Quantum Sensor, Physical Review Letters 127, 010501(2021)
[4] Xing Rong, Man Jiao, JianpeiGeng, Bo Zhang, TianyuXie, Fazhan Shi, Chang-Kui Duan, Yi-Fu Cai, and Jiangfeng Du, Constraints on a Spin-Dependent Exotic Interaction between Electrons with Single Electron Spin Quantum Sensors, Physical Review Letters 121, 080402 (2018)
[5] Y. Zhu et al. Sunlight-driven quantum magnetometry. Physical Review X Energy, in press, 2022.