本文从经典到量子使用的视点回忆了金刚石基MEMS/NEMS的开展，介绍了金刚石MEMS/NEMS器材的制作工艺和经典使用，以及根据其内氮-空位缺点与MEMS结构结合、应变-自旋相互作用、金刚石基光力学混合体系在量子传感、量子信息和量子力学根底探究上的使用。

　　关键词：金刚石MEMS/NEMS，氮-空位缺点，自旋-应变耦合，腔光力体系

　　微机电/纳机电体系（MEMS/NEMS）因为具有体积小、灵敏度较高、功耗低、可与现代电子集成等长处，在传感、驱动、生物、医学、通讯和量子技能等一切的范畴有着重要的使用远景。在微纳机电振子的资猜中，金刚石因其优异的力学功能、化学慵懒、生物相容性、高导热率、高热稳定性和低本征耗散而遭到广泛重视。金刚石MEMS/NEMS器材已在高温磁传感器、射频开关、执行器和高频滤波器等范畴得到遍及使用。 此外，其内氮-空位缺点中心（NV色心）具有长退相干时刻，简易初始化和光学读取等长处，根据NV色心的量子器材在数据存储、传感以及量子模仿等方面展示了诱人的使用远景。

　　图1.金刚石MEMS/NEMS在经典和量子范畴使用展示。(a)单晶金刚石悬臂梁振子光学图像；(b)金刚石悬臂梁振子用作磁勘探结构示意图；(c)单晶金刚石悬臂梁NEMS开关；(d)原子力显微镜悬臂梁探针顶级嵌入NV色心用于物理传感示意图；(f)根据NV色心嵌入的悬臂扫描探针的物理勘探成果(e)磁场，(f)电场；(g)金刚石悬臂梁机械振荡导致的应变-自旋耦合；(h)金刚石微盘型振子腔光力体系；(i)根据金刚石MEMS器材的量子网络构建示意图。

　　在此总述文章中，作者结合团队在金刚石MEMS/NEMS的十多年来的研讨成果，扼要总述了金刚石MEMS/NEMS 谐振器在经典范畴和量子范畴的使用，尤其是与机械微振荡相关的研讨进展，如图1所示。文章首要介绍了微晶、纳米/超纳米晶和单晶金刚石谐振器结构的制作工艺以及谐振器机械能的耗散机制，其次别离介绍了此三种晶态金刚石MEMS/NEMS器材在力传感、质量传感、压力传感、高温磁传感、微开关等方面的使用。

　　接着，作者介绍了金刚石内NV色心的物理性质、光学勘探办法、以及使用NV色心进行勘探的根底原理。与机械微振荡相关的量子使用包含对NV色心的调制以及金刚石MEMS谐振器的微观量子态。凭借原子力显微镜悬臂梁的纳米空间分辨率的扫描特性，作者介绍了原子力显微镜悬臂梁顶级嵌入 NV 色心的体系在磁场勘探、电场勘探、位移勘探、资料结构成像以及生物离子动力学方面的使用；介绍了机械应变对NV色心的调控以及该体系在量子衡量、量子辨认、微观量子态制备方面的使用。根据金刚石优异的机械功能和低本征耗散功能，作者最终介绍了根据金刚石微纳机械振子的腔光力体系。

　　研讨标明，在经典范畴，常温下金刚石MEMS悬臂梁的质量因子能够超越百万，功能远优于其他半导体和金属资料；并具有极高的耐热性和可靠性，可用于高频射频MEMS，500oC以上极点环境的磁性传感、质量剖析以及高可靠性、高速NEMS开关。在量子范畴， MEMS与NV色心构成的体系能对资料来纳米标准的功能表征和成像；自旋-声子耦合供给了一种替代传统电磁调控的新手法；金刚石基腔光力体系供给了光子-声子-NV色心耦合机制，在微观量子态制备、量子精细丈量、量子接口的开展中展示了重要使用远景。得益于资料成长技能的进步和器材结构设计的改善，例如高质量大面积单晶金刚石资料的成长和具有耗散稀释机制的声子晶体型结构器材的制备，作者觉得，金刚石MEMS将为说明量子力学根底问题供给试验渠道，为说明比如微观量子叠加态困难、引力对量子退相干的影响、微观量子羁绊以及经典国际与量子国际的鸿沟等问题供给新的途径。

　　相关作业以“Diamond MEMS: From Classical to Quantum”为题宣布在Advanced Quantum Technologies (DOI: 10.1002/qute.202300189)上，文章作者包含北京量子信息科学研讨院助理研讨员孙换莹，副研讨员刘玉龙，日本国立物质资料研讨所JSPS外国人特别研讨员张子龙，博士研讨生陈果，主席研讨员廖梅勇以及清华大学李铁夫教授。其同榜首作者为孙换莹和张子龙，一起通讯作者为廖梅勇主席研讨员和李铁夫教授。

　　Advanced Quantum Technologies （QUTE）是Wiley量子范畴旗舰刊，旨在宣布经同行评议的高质量高影响力研讨论文，规模包括量子核算、量子通讯、量子信息、量子光学以及拓扑资料、超导、超冷原子等相关范畴的理论、实践及使用相关作业。