論文の概要: "Galton board" nuclear hyperpolarization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.05742v2
• Date: Sun, 17 Oct 2021 21:29:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-11 17:11:29.681492
• Title: "Galton board" nuclear hyperpolarization
• Title（参考訳）: ガルトンボード」核超分極
• Authors: Moniish Elanchezhian, Arjun Pillai, Teemu Virtanen, and Ashok Ajoy
• Abstract要約: 我々はランダウ・ツェナー反交差(LZ-LACs)のカスケードを介して結合電子核系の進化ダイナミクスのモデルを開発する。 このアプローチは偏光伝達ダイナミクスの直感的かつ解析的に抽出可能な解をもたらすことを示す。 より広くは、電子対核スペクトルマッピングの方法論は量子記憶とセンシングに興味深い応用を示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We consider the problem of determining the spectrum of an electronic spin via polarization transfer to coupled nuclear spins and their subsequent readout. This suggests applications for employing dynamic nuclear polarization (DNP) for "ESR-via-NMR". In this paper, we describe the theoretical basis for this process by developing a model for the evolution dynamics of the coupled electron-nuclear system through a cascade of Landau-Zener anti-crossings (LZ-LACs). We develop a method to map these traversals to the operation of an equivalent "Galton board". Here, LZ-LAC points serve as analogues to Galton board "pegs", upon interacting with which the nuclear populations redistribute. The developed hyperpolarization then tracks the local electronic density of states. We show that this approach yields an intuitive and analytically tractable solution of the polarization transfer dynamics, including when DNP is carried out at the wing of a homogeneously broadened electronic spectral line. We apply this approach to a model system comprised of a Nitrogen Vacancy (NV) center electron in diamond, hyperfine coupled to N neighboring 13C nuclear spins, and discuss applications for nuclear-spin interrogated NV center magnetometry. More broadly, the methodology of "one-to-many" electron-to-nuclear spectral mapping developed here suggests interesting applications in quantum memories and sensing, as well as wider applications in modeling DNP processes in the multiple nuclear spin limit.
• Abstract（参考訳）: 結合核スピンへの偏光移動による電子スピンのスペクトル決定の問題とそれに続く読み出しについて考察する。 このことは、「ESR-via-NMR」に動的核偏極(DNP)を用いるための応用を示唆している。 本稿では,ランダウ・ツェナー系アンチクロス (lz-lacs) のカスケードによる結合電子核系の進化ダイナミクスモデルを構築し,この過程の理論的基礎について述べる。 そこで我々は,これらのトラバースを等価な"ガルトンボード"の操作にマッピングする方法を開発した。 ここで、lz-lacポイントは、核集団が再分布するガルトンボード「pegs」の類似物として機能する。 開発された超偏極は、状態の局所電子密度を追跡する。 本手法は,均質に拡大した電子スペクトル線の翼上でdnpを行う場合を含む,偏光移動ダイナミクスの直感的かつ解析的に解くことができることを示す。 本手法は, ダイヤモンド中の窒素原子価中心電子, 隣り合う13C原子核スピンに結合した超微粒子からなるモデル系に適用し, 核スピン疑問NV中心磁気メトリーへの応用について議論する。 より広い意味で、ここで開発された電子対核スペクトルマッピングの方法論は、量子記憶やセンシングにおける興味深い応用と、複数の核スピン極限におけるdnp過程のモデリングにおける幅広い応用を示唆している。

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