論文の概要: Continuous Real-Time Sensing with a Nitrogen Vacancy Center via Coherent Population Trapping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.07212v1
• Date: Sun, 14 Feb 2021 18:14:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 04:20:30.981428
• Title: Continuous Real-Time Sensing with a Nitrogen Vacancy Center via Coherent Population Trapping
• Title（参考訳）: コヒーレント人口トラッピングによる窒素空隙センタを用いた連続リアルタイムセンシング
• Authors: Shu-Hao Wu, Ethan Turner, Hailin Wang
• Abstract要約: 本研究では,1つのダイヤモンド窒素空孔(NV)中心のコヒーレント集団トラップを用いた連続リアルタイムセンシング手法の提案と理論的解析を行った。 コヒーレント集団トラップにおける暗黒状態の形成は、NV中心からの光放出を防ぐ。 しかし、変動する磁場は、NV中心を暗黒状態から切り離すことができ、単一の光子放出が連続する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0625936401496237
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose and theoretically analyze the use of coherent population trapping of a single diamond nitrogen vacancy (NV) center for continuous real-time sensing. The formation of the dark state in coherent population trapping prevents optical emissions from the NV center. Fluctuating magnetic fields, however, can kick the NV center out of the dark state, leading to a sequence of single-photon emissions. A time series of the photon counts detected can be used for magnetic field estimations, even when the average photon count per update time interval is much smaller than 1. For a theoretical demonstration, the nuclear spin bath in a diamond lattice is used as a model fluctuating magnetic environment. For fluctuations with known statistical properties, such as an Ornstein-Uhlenbeck process, Bayesian inference-based estimators can lead to an estimation variance that approaches the classical Cramer-Rao lower bound and can provide dynamical information on a timescale that is comparable to the inverse of the average photon counting rate. Real-time sensing using coherent population trapping adds a new and powerful tool to the emerging technology of quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,1つのダイヤモンド窒素空孔(NV)中心のコヒーレント集団トラップを用いた連続リアルタイムセンシング手法を提案する。 コヒーレント集団トラップにおける暗黒状態の形成は、NV中心からの光放出を防ぐ。 しかし、変動する磁場は、nv中心を暗い状態から引き離し、単光子放出の連続を引き起こす可能性がある。 検出された光子カウントの時系列は、更新時間間隔あたりの平均光子カウントが1よりはるかに小さい場合でも磁場推定に利用できる。 理論的には、ダイヤモンド格子内の核スピン浴は磁気環境を変動させるモデルとして用いられる。 ornstein-uhlenbeck 法のような既知の統計的性質を持つゆらぎに対して、ベイズ推論に基づく推定は、古典的なクラー・ラオ下界に接近する推定分散を導き、平均光子数率の逆数に匹敵する時間スケールの動的情報を提供することができる。 コヒーレント人口トラッピングを用いたリアルタイムセンシングは、新しい量子センシング技術に強力で強力なツールをもたらす。

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