論文の概要: Parallel detection and spatial mapping of large nuclear spin clusters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.10669v1
- Date: Fri, 19 Mar 2021 07:29:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 11:03:17.228171
- Title: Parallel detection and spatial mapping of large nuclear spin clusters
- Title（参考訳）: 大規模核スピンクラスターの並列検出と空間マッピング
- Authors: K. S. Cujia, K. Herb, J. Zopes, J. M. Abendroth, and C. L. Degen
- Abstract要約: 原子スケールでの核磁気共鳴イメージング(MRI)は、個々の分子やタンパク質の構造と機能を決定するエキサイティングな展望を提供する。
ダイヤモンドの量子欠陥は、最近この目標を達成するための有望なプラットフォームとして現れ、環境条件下での単一核スピンの検出と局所化を可能にした。
本稿では,大規模核スピンクラスターにイメージングを拡張し,単一分子MRI技術への重要な要件を満たすための効率的な戦略を提案する。
- 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: Nuclear magnetic resonance imaging (MRI) at the atomic scale offers exciting
prospects for determining the structure and function of individual molecules
and proteins. Quantum defects in diamond have recently emerged as a promising
platform towards reaching this goal, and allowed for the detection and
localization of single nuclear spins under ambient conditions. We present an
efficient strategy for extending imaging to large nuclear spin clusters,
fulfilling an important requirement towards a single-molecule MRI technique.
Our method combines the concepts of weak quantum measurements, phase encoding
and simulated annealing to detect three-dimensional positions from many nuclei
in parallel. Detection is spatially selective, allowing us to probe nuclei at a
chosen target radius while avoiding interference from strongly-coupled proximal
nuclei. We demonstrate our strategy by imaging clusters containing more than 20
carbon-13 nuclear spins within a radius of 2.4 nm from single, near-surface
nitrogen--vacancy centers at room temperature. The radius extrapolates to 7-8
nm for protons. Beside taking an important step in nanoscale MRI, our
experiment also provides an efficient tool for the characterization of large
nuclear spin registers in the context of quantum simulators and quantum network
nodes.
- Abstract（参考訳）: 原子スケールでの核磁気共鳴イメージング(MRI)は、個々の分子やタンパク質の構造と機能を決定するエキサイティングな展望を提供する。
ダイヤモンドの量子欠陥は、最近この目標を達成するための有望なプラットフォームとして現れ、環境条件下で単一核スピンの検出と局在を可能にした。
本稿では,大規模核スピンクラスターにイメージングを拡張し,単一分子MRI技術への重要な要件を満たすための効率的な戦略を提案する。
本手法は,弱量子測定,位相符号化,シミュレートアニーリングの概念を組み合わせることで,多数の核からの3次元位置を並列に検出する。
検出は空間的に選択的であり、強く結合した近位核からの干渉を避けながら、選択されたターゲット半径で核をプローブすることができる。
室温での窒素・空孔中心からの半径2.4nm以内の20個の炭素13個の核スピンを含むクラスターを撮像することにより,我々の戦略を実証する。
半径は陽子に対して7-8nmになる。
ナノスケールMRIにおいて重要なステップを踏むとともに、量子シミュレータや量子ネットワークノードのコンテキストにおいて、大きな核スピンレジスタのキャラクタリゼーションを行うための効率的なツールも提供する。
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