综述：钻石氮空位中心的多尺度工程：从原子缺陷动力学到功能性量子器件

《Journal of Materials Chemistry C》：Multiscale engineering of diamond nitrogen-vacancy centres: from atomic defect dynamics to functional quantum devices

氮空位中心在量子技术中的应用研究综述，系统探讨了缺陷工程、量子控制与多尺度模拟的协同作用，通过离子辐照和CVD工艺优化NV中心产率与分布，结合密度泛函理论和多体微扰理论阐明电荷态动力学机制，机器学习训练的势能模型实现百万原子分子动力学模拟，促进原子尺度迁移与器件级优化，并探索NV中心与拓扑纠错码的集成应用。

　　

金刚石中的氮空位（NV）中心是量子技术领域的领先固态平台，其在室温下具有出色的稳定性，并具备多参数传感能力。本文系统地探讨了缺陷工程、量子控制以及多尺度模拟在推动NV中心应用发展方面的相互作用。通过MeV离子辐照结合化学气相沉积（CVD）和计算建模技术，实现了对NV产率和空间分布的精确控制，从而提升了其长期稳定性。对于NV中心的功能至关重要地，电荷态动态已通过混合密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论（MBPT）得到阐明，并得到了强有力的实验验证。基于DFT数据训练的机器学习原子间势（MLPs）现在能够进行百万原子级别的分子动力学（MD）模拟，将原子尺度的空位迁移与器件尺度的优化联系起来。此外，将NV中心与互补的量子系统和拓扑纠错编码相结合，为开发稳健的混合量子器件开辟了新途径。同时，NV中心作为量子传感器展现了显著的灵敏度；近期在太赫兹声子工程方面的进展进一步拓展了它们在高速声学和下一代量子技术中的应用潜力。