論文の概要: Optically Enhanced Electric Field Sensing Using Nitrogen-Vacancy Ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.02886v2
• Date: Sun, 26 Sep 2021 04:58:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 06:16:30.884249
• Title: Optically Enhanced Electric Field Sensing Using Nitrogen-Vacancy Ensembles
• Title（参考訳）: 窒素原子価アンサンブルを用いた光電界センシング
• Authors: M. Block, B. Kobrin, A. Jarmola, S. Hsieh, C. Zu, N. L. Figueroa, V. M. Acosta, J. Minguzzi, J. R. Maze, D. Budker, N. Y. Yao
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)センターは、本質的に局所的な電界センサーとして期待されている。 本研究では、内部電界環境の詳細な理解により、外部電界検出の感度を高めることを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond have shown promise as inherently localized electric-field sensors, capable of detecting individual charges with nanometer resolution. Working with NV ensembles, we demonstrate that a detailed understanding of the internal electric field environment enables enhanced sensitivity in the detection of external electric fields. We follow this logic along two complementary paths. First, using excitation tuned near the NV's zero-phonon line, we perform optically detected magnetic resonance (ODMR) spectroscopy at cryogenic temperatures in order to precisely measure the NV center's excited-state susceptibility to electric fields. In doing so, we demonstrate that the characteristically observed contrast inversion arises from an interplay between spin-selective optical pumping and the NV centers' local charge distribution. Second, motivated by this understanding, we propose and analyze a novel scheme for optically-enhanced electric-field sensing using NV ensembles; we estimate that our approach should enable order of magnitude improvements in the DC electric-field sensitivity.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空隙(nv)中心は、本質的に局在した電界センサとして、ナノメートルの解像度で個々の電荷を検出することができる。 NVアンサンブルを用いて、内部電界環境の詳細な理解により、外部電界検出の感度を高めることができることを示す。 この論理は2つの相補的経路に沿って従う。 まず、NVのゼロフォノン線近傍で調整された励起を用いて、低温下で光学的に検出された磁気共鳴分光を行い、NV中心の電場に対する励起状態の感受性を正確に測定する。 その際, スピン選択型光ポンピングとnv中心の局所電荷分布の相互作用から, 特性的に観察されたコントラストインバージョンが生じることを実証する。 第二に, この理解に動機づけられ, nvアンサンブルを用いた光電界センシングの新しい手法を提案し, 解析し, 直流電界感度を1桁向上させる必要があると推定した。

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