論文の概要: Probing spin dynamics on diamond surfaces using a single quantum sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12757v1
- Date: Tue, 23 Mar 2021 18:00:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 01:57:01.994711
- Title: Probing spin dynamics on diamond surfaces using a single quantum sensor
- Title（参考訳）: 単一量子センサを用いたダイヤモンド表面のスピンダイナミクスの探索
- Authors: Bo L. Dwyer, Lila V. H. Rodgers, Elana K. Urbach, Dolev Bluvstein,
Sorawis Sangtawesin, Hengyun Zhou, Yahia Nassab, Mattias Fitzpatrick, Zhiyang
Yuan, Kristiaan De Greve, Eric L. Peterson, Jyh-Pin Chou, Adam Gali, V. V.
Dobrovitski, Mikhail D. Lukin, Nathalie P. de Leon
- Abstract要約: ダイヤモンド表面における乱れたスピンアンサンブルのダイナミクスについて検討する。
これらの観測は、複雑なシステムを理解するための局所センサーの可能性を示している。
- 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: Understanding the dynamics of a quantum bit's environment is essential for
the realization of practical systems for quantum information processing and
metrology. We use single nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond to study the
dynamics of a disordered spin ensemble at the diamond surface. Specifically, we
tune the density of "dark" surface spins to interrogate their contribution to
the decoherence of shallow NV center spin qubits. When the average surface spin
spacing exceeds the NV center depth, we find that the surface spin contribution
to the NV center free induction decay can be described by a stretched
exponential with variable power n. We show that these observations are
consistent with a model in which the spatial positions of the surface spins are
fixed for each measurement, but some of them reconfigure between measurements.
In particular, we observe a depth-dependent critical time associated with a
dynamical transition from Gaussian (n=2) decay to n=2/3, and show that this
transition arises from the competition between the small decay contributions of
many distant spins and strong coupling to a few proximal spins at the surface.
These observations demonstrate the potential of a local sensor for
understanding complex systems and elucidate pathways for improving and
controlling spin qubits at the surface.
- Abstract（参考訳）: 量子ビット環境の力学を理解することは、量子情報処理と気象学のための実用的なシステムの実現に不可欠である。
ダイヤモンド表面における無秩序スピンアンサンブルのダイナミクスを研究するために, 単一窒素空孔 (nv) 中心を用いた。
具体的には、「ダーク」表面スピンの密度を調整し、浅いNV中心スピン量子ビットのデコヒーレンスへの寄与を疑う。
平均表面スピン間隔がNV中心深度を超えると、NV中心のフリー誘導崩壊に対する表面スピン寄与は、可変パワー n を持つ伸張指数によって記述できる。
これらの観測は, 表面スピンの空間的位置が各測定値に固定されているモデルと一致しているが, その一部は測定値間で再構成されている。
特に、ガウス (n=2) の崩壊から n=2/3 への動的遷移に付随する深さ依存臨界時間を観察し、この遷移は、多くの遠方スピンの小さな崩壊寄与と表面のいくつかの近位スピンへの強い結合との競合から生じることを示す。
これらの観察は、複雑なシステムを理解し、表面のスピン量子ビットを改善し制御するための経路を解明するための局所センサーの可能性を示している。
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