論文の概要: Multiplexed sensing of magnetic field and temperature in real time using
a nitrogen vacancy spin ensemble in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.12211v2
- Date: Wed, 1 Dec 2021 16:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-02 10:59:19.298314
- Title: Multiplexed sensing of magnetic field and temperature in real time using
a nitrogen vacancy spin ensemble in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔スピンアンサンブルを用いたリアルタイム磁界と温度の多重センシング
- Authors: Jeong Hyun Shim, Seong-Joo Lee, Santosh Ghimire, Ju Il Hwang, Kang
Geol Lee, Kiwoong Kim, Matthew J. Turner, Connor A. Hart, Ronald L.
Walsworth, Sangwon Oh
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素-原子核(NV)スピンは多用途量子センサーである。
磁場と温度の多重感を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.015785232738621
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Nitrogen-Vacancy (NV) spin in diamond is a versatile quantum sensor, being
able to measure physical quantities such as magnetic field, electric field,
temperature, and pressure. In the present work, we demonstrate a multiplexed
sensing of magnetic field and temperature. The dual frequency driving technique
we employ here is based on frequency-division multiplexing, which enables
sensing both measurables in real time. The pair of NV resonance frequencies for
dual frequency driving must be selected to avoid coherent population trapping
of NV spin states. With an enhanced optical collection efficiency higher than
50 $\%$ and a type 1b diamond crystal with natural abundance $^{13}$C spins, we
achieve sensitivities of about 70 pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ and 25
$\mu$K/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ simultaneously. A high isolation factor of 34 dB in
NV thermometry signal against magnetic field was obtained, and we provide a
theoretical description for the isolation factor. This work paves the way for
extending the application of NV quantum diamond sensors into more demanding
conditions.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空(nv)スピンは多用途の量子センサーであり、磁場、電場、温度、圧力などの物理量を測定することができる。
本研究では,磁場と温度の多重感を実証する。
ここでは周波数分割多重化に基づいて,両測定対象をリアルタイムに検出する二周波駆動方式を提案する。
二重周波数駆動のための一対のNV共鳴周波数は、NVスピン状態のコヒーレントな集団トラップを避けるために選択する必要がある。
50$\%より高めの光学的集光効率と1b型ダイヤモンド結晶の天然存在量$^{13}$Cスピンで、約70 pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$と25$\mu$K/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$の感度を同時に達成する。
磁場に対するnv温度測定信号における34dbの高分離係数を求め,分離係数について理論的に記述した。
この研究は、nv量子ダイヤモンドセンサーの応用をより要求の厳しい条件に拡張する道を開いた。
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