論文の概要: Adiabaticity of spin dynamics in diamond nitrogen vacancy centers in
time-dependent magnetic fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.07609v3
- Date: Sun, 17 Apr 2022 19:35:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-24 01:41:49.257931
- Title: Adiabaticity of spin dynamics in diamond nitrogen vacancy centers in
time-dependent magnetic fields
- Title（参考訳）: 時間依存磁場中におけるダイヤモンド窒素空隙中心のスピンダイナミクスの断熱性
- Authors: Y. B. Band and Y. Japha
- Abstract要約: 我々は,NVの対称性軸に沿った振動磁場中におけるダイヤモンド窒素空孔中心のスピンダイナミクスについて検討した。
ひずみと電場により、他の縮退したゼーマン準位 $|M_S=pm1rangle$ のカップリングは、断熱エネルギー準位の擬交差に近いランダウ・ツェナー過程に寄与する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study the spin dynamics of diamond nitrogen vacancy (NV) centers in an
oscillating magnetic field along the symmetry axis of the NV in the presence of
transverse magnetic fields. It is well-known that the coupling between the
otherwise degenerate Zeeman levels $|M_S=\pm1\rangle$ due to strain and
electric fields is responsible for a Landau-Zener process near the
pseudo-crossing of the adiabatic energy levels when the axial component of the
oscillating magnetic field changes sign. We derive an effective two-level
Hamiltonian for the NV system that includes coupling between the two levels via
virtual transitions into the third far-detuned level $|M_S=0\rangle$ induced by
transverse magnetic fields. This coupling adds to the coupling due to strain
and electric fields, with a phase that depends on the direction of the
transverse field in the plane perpendicular to the NV axis. Hence, the {\em
total coupling} of the Zeeman levels can be tuned to control the adiabaticity
of spin dynamics by fully or partially compensating the effect of the strain
and electric fields, or by enhancing it. Moreover, by varying the strength and
direction of the transverse magnetic fields, one can determine the strength and
direction of the local strain and electric fields at the position of the NV
center, and even the {\em external} stress and electric field. The nuclear spin
hyperfine interaction is shown to introduce a nuclear spin dependent offset of
the axial magnetic field for which the pseudo-crossing occurs, while the
adiabaticity remains unaffected by the nuclear spin. If the NV center is
coupled to the environment, modeled by a bath with a Gaussian white noise
spectrum, as appropriate for NVs near the diamond surface, then the spin
dynamics is accompanied by relaxation of the Zeeman level populations and
decoherence with a non-monotonic decrease of the purity of the system.
- Abstract（参考訳）: 我々は,NVの対称性軸に沿った振動磁場中におけるダイヤモンド窒素空洞(NV)中心のスピンダイナミクスについて,横磁場の存在下で検討した。
歪と電場によるゼーマン準位 $|M_S=\pm1\rangle$ のカップリングが、振動する磁場の軸成分が変化するとき、アディバティックエネルギー準位の擬交差に近いランダウ・ツェナー過程に寄与することが知られている。
仮想遷移による2つの準位間のカップリングを含むnv系の有効2次ハミルトニアンを、横磁場によって誘導される第3準位 $|m_s=0\rangle$ に導出する。
このカップリングはひずみと電場によるカップリングを増加させ、nv軸に垂直な平面における横磁場の方向に依存する位相を与える。
したがって、ゼーマン準位の"em total coupling}は、ひずみや電場の影響を完全にまたは部分的に補うことによって、スピン力学の断熱性を制御するために調整することができる。
さらに、横磁場の強さと方向を変化させることで、nv中心の位置における局所ひずみと電界の強さと方向、さらには「em外部」応力と電界さえも決定することができる。
核スピン超微細相互作用は、擬交叉が起こる軸磁場の核スピン依存オフセットを導入することが示され、一方、断熱性は核スピンの影響を受けないままである。
NV中心が、ダイヤモンド表面近傍のNVに適するように、ガウスホワイトノイズスペクトルを持つ浴槽でモデル化された環境と結合された場合、スピンダイナミクスはゼーマン準位集団の緩和と、系の純度を非単調に減少させる脱コヒーレンスを伴う。
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