論文の概要: Temperature dependent coherence properties of NV ensemble in diamond up
to 600K
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.12790v1
- Date: Thu, 25 Feb 2021 11:21:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-09 22:49:32.530487
- Title: Temperature dependent coherence properties of NV ensemble in diamond up
to 600K
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中のNVアンサンブルの600Kまでの温度依存性コヒーレンス特性
- Authors: Shengran Lin, Changfeng Weng, Yuanjie Yang, Jiaxin Zhao, Yuhang Guo,
Jian Zhang, Liren Lou, Wei Zhu, and Guanzhong Wang
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心は量子センサーの理想的な候補である。
NV中心アンサンブルのコヒーレンス特性は300Kから600Kの温度で研究されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.440711168511039
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is an ideal candidate for quantum
sensors because of its excellent optical and coherence property. However,
previous studies are usually conducted at low or room temperature. The lack of
full knowledge of coherence properties of the NV center at high temperature
limits NV's further applications. Here, we systematically explore the coherence
properties of the NV center ensemble at temperatures from 300 K to 600 K.
Coherence time $T_2$ decreases rapidly from $184 \mu s$ at 300 K to $30 \mu s$
at 600 K, which is attributed to the interaction with paramagnetic impurities.
Single-quantum and double-quantum relaxation rates show an obvious
temperature-dependent behavior as well, and both of them are dominated by the
two phonon Raman process. While the inhomogeneous dephasing time $T_2^*$ and
thermal echo decoherence time $T_{TE}$ remain almost unchanged as temperature
rises. Since $T_{TE}$ changed slightly as temperature rises, a
thermal-echo-based thermometer is demonstrated to have a sensitivity of $41
mK/\sqrt{Hz}$ at 450 K. These findings will help to pave the way toward
NV-based high-temperature sensing, as well as to have a more comprehensive
understanding of the origin of decoherence in the solid-state qubit.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空隙(nv)中心は、光学的およびコヒーレンス性に優れた量子センサーの理想的な候補である。
しかし、従来の研究は通常、低温または室温で行われる。
高温におけるNV中心のコヒーレンス特性の完全な知識の欠如は、NVのさらなる応用を制限している。
ここでは,NV中心アンサンブルの温度300Kから600Kでのコヒーレンス特性を系統的に検討する。コヒーレンス時間$T_2$は,300Kで184 \mu s$から600Kで30 \mu s$へと急速に低下するが,これは常磁性不純物との相互作用に起因する。
単一量子と二重量子の緩和速度もまた明らかに温度依存性の挙動を示し、どちらも2つのフォノンラマン過程によって支配されている。
不均一なデファスティング時間$T_2^*$と熱エコーデコヒーレンス時間$T_{TE}$は温度上昇とともにほとんど変化しない。
t_{te}$ は温度が上昇するにつれてわずかに変化するため、熱エコー式温度計は450kで411mk/\sqrt{hz}$ の感度を持つことが実証されている。
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