DB34_T 4550-2023 固态自旋量子磁力测量技术性能表征.docx

ICS33.100.01CCSL06

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安徽省地方标准

DB34/T4550—2023

固态自旋量子磁力测量技术性能表征

Characterizationofsolidstatespinquantummagneticmeasurementtechnology

2023-10-07发布2023-11-07实施

安徽省市场监督管理局发布

DB34/T4550—2023

I

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由安徽省国盛量子科技有限公司提出。

本文件由安徽省市场监督管理局归口。

本文件起草单位：安徽省国盛量子科技有限公司、中国科学技术大学。

本文件主要起草人：赵博文、孙方稳、张少春、陈向东、范永胜、陈英。

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1

固态自旋量子磁力测量技术性能表征

1范围

本文件界定了固态自旋量子磁力测量技术的性能表征，涵盖基于此技术的固态自旋量子磁力测量装置（以下简称“量子磁力测量装置”）的性能表征、表征值的测试方法。

本文件适用于基于固态自旋量子磁力测量技术的磁场测量。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

性能表征performancecharacterization

对反映某项技术性能的参数进行检测和分析。

3.2

量子测量quantummeasurement

利用量子相干、量子压缩、量子纠缠等特性开展的高精度测量活动。

3.3

固态自旋solidstatespin

固态材料中的电子自旋和原子核自旋。

3.4

磁场频率magneticfieldfrequency

检测到的被测磁场周期性变化次数。

3.5

带宽bandwidth

量子磁力测量装置进行磁场测量时的频率响应范围。

4概述与原理

4.1概述

固态自旋测量系统中的原子或者电子呈现稳定的能级系统，利用激光或者射频能够对其进行稳定激发与操控，是常见的一种量子系统。

4.2原理

固态自旋量子磁力测量技术以固态自旋测量系统中电子自旋在外磁场作用下的塞曼劈裂为原理，采用激光或者射频探测其电子自旋共振频率，通过测量出共振峰随磁场的变化，测算出外磁场的大小。

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2

固态自旋量子磁力测量技术可以实现高空间分辨率、高灵敏度、高带宽的磁场测量。固态自旋量子磁力测量技术原理如图1所示。

图1固态自旋量子磁力测量技术原理

注：图中“1”和“2”分别代表两种量子自旋态。在零磁场下，两种量子自旋态处于简并状态；在非零磁场下，两种量子自旋态发生塞曼劈裂。

5指标要求

固态自旋量子磁力测量技术指标要求见表1。

表1固态自旋量子磁力测量技术原理

序号

指标

范围要求

单位

1

动态范围

≤2×10-2

T

2

灵敏度

≤5×10-9

T/√Hz

3

线性偏差

0.001％-0.1%

/

4

带宽

DC-104

Hz

6测试环境

6.1测试环境配置

6.1.1测试配置

在进行固态自旋量子磁力测量装置性能测试前，磁场线圈产生待测均匀磁场误差不大于1×10-10T。测试配置见图2。

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3

图2固态自旋量子磁力测量装置性能测试配置

6.1.2磁屏蔽装置

磁屏蔽装置采用磁屏蔽技术对外界磁场实施屏蔽，产生的磁场强度近似为零的空间。

磁屏蔽空间内，剩余磁场强度小于1×10-8T，磁场噪声不大于1×10-11，剩余磁场的稳定性小于3×10-10T/h。

6.1.3高精密可调电流源

高精密可调电流源产生磁场线圈的驱动电流，支持产生交变磁场、阶跃磁场、直流磁场、锯齿波磁场的驱动电流，最大输出电流不小于1A，电流源稳定性优于10-6，支持多量程电流输出。

6.1.4磁场线圈

磁场线圈产生的磁场不高于2.5×10-2T。磁场线圈均匀区域内的磁场均匀性引起的磁场测量误差不大于量子磁力测量装置最大允许误差绝对值的1/5。

6.1.5标准磁力仪

标准磁力仪其允许误差不超过待测量子磁力测量装置最大允许误差绝对值的1/3，在一年内的误差改变量不超过其最大允许误差。

6.2恒温、恒湿、恒压环境

要求温度的波动的均方根不超过1×1