氮-空位(NV)色心是金剛石中一種常見的發(fā)光缺陷，其具有明亮而穩(wěn)定的發(fā)光性質和較長的電子自旋相干時間而被廣泛應用于量子計算與量子測量中;同時，NV色心在超分辨成像技術中也發(fā)揮著巨大作用，通過與各種超分辨成像顯微鏡結合，實現(xiàn)了對NV色心的納米級分辨率成像，可以進一步實現(xiàn)高空間分辨率的量子傳感。

本文展示了一種全光學方法，高定位精度地在選定位置寫入NV色心。超短脈沖激光處理用于通過局部退火在晶體內部產生和擴散缺陷。在激光退火過程中，在線熒光反饋提供了一旦檢測到NV形成就停止處理的觸發(fā)器。該方法為量子技術工程材料和器件的光學制造提供了一種新的工具。

使用單個種子脈沖在晶體中產生空位，然后以較低的能量產生脈沖序列以局部退火鉆石。

還采用了在線熒光測量技術，該測量技術可提供反饋信息，以實現(xiàn)對過程的主動控制。 由于激光脈沖與鉆石晶格之間存在高度非線性的相互作用，因此創(chuàng)建了NV中心，其定位精度低于制造激光器的衍射極限，小于聚焦激光光斑的一半寬度。創(chuàng)建高產量的單個中心的能力是開發(fā)制造使用單個色心作為量子技術中量子光源或量子比特設備路線的重要步驟。

系統(tǒng)中使用空間光調制器（SLM）來校正高數(shù)值孔徑油浸物鏡將光聚焦在鉆石表面時引起的球差。

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參考文獻：Laser writing of individual nitrogen-vacancy defects in diamond with near-unity yield

審核編輯黃宇