論文の概要: Electron-to-nuclear spectral mapping via "Galton board" dynamic nuclear polarization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.06826v2
• Date: Sun, 17 Oct 2021 21:22:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-11 14:33:40.951500
• Title: Electron-to-nuclear spectral mapping via "Galton board" dynamic nuclear polarization
• Title（参考訳）: ガルトンボード」ダイナミック核偏極による電子-核間スペクトルマッピング
• Authors: Arjun Pillai, Moniish Elanchezhian, Teemu Virtanen, Sophie Conti, and Ashok Ajoy
• Abstract要約: 格子13C核の読み出しによるダイヤモンド中の窒素原子価中心電子のESRスペクトルの読み出し法を実験的に実証した。 我々はこれらの利点を利用して水中磁力計の応用を実証する。 この研究は、希薄電子系やハイブリッド電子核量子メモリやセンサーにおける「ESR-via-NMR」の新たな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://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We report on a strategy to indirectly readout the spectrum of an electronic spin via polarization transfer to nuclear spins in its local environment. The nuclear spins are far more abundant and have longer lifetimes, allowing repeated polarization accumulation in them. Subsequent nuclear interrogation can reveal information about the electronic spectral density of states. We experimentally demonstrate the method for reading out the ESR spectrum of Nitrogen Vacancy center electrons in diamond via readout of lattice 13C nuclei. Spin-lock control on the 13C nuclei yields significantly enhanced signal-to-noise for the nuclear readout. Spectrally mapped readout presents operational advantages in being background-free and immune to crystal orientation and optical scattering. We harness these advantages to demonstrate applications in underwater magnetometry. The physical basis for the "one-to-many" spectral map is itself intriguing. To uncover its origin, we develop a theoretical model that maps the system dynamics, involving traversal of a cascaded structure of Landau-Zener anti-crossings, to the operation of a tilted "Galton board". This work points to new opportunities for "ESR-via-NMR" in dilute electronic systems, and in hybrid electron-nuclear quantum memories and sensors.
• Abstract（参考訳）: 本報告では,電子スピンのスペクトルを,その局所環境における核スピンへの偏光移動を通じて間接的に読み出す戦略について報告する。 核スピンはより豊富で寿命が長いため、繰り返し偏光が蓄積される。 その後の核調査は、状態の電子スペクトル密度に関する情報を明らかにすることができる。 格子13C核の読み出しによるダイヤモンド中の窒素原子価中心電子のESRスペクトルの読み出し法を実験的に実証した。 13c核のスピンロック制御は、核読み出しの信号対ノイズを著しく増強する。 分光マッピングされた読み出しは、背景のない、結晶配向と光学散乱に対する免疫の利点を示す。 これらの利点を利用して水中磁気学の応用を実証する。 1対多」スペクトル写像の物理的基礎はそれ自体興味深いものである。 その起源を明らかにするために、ランダウ・ゼナーの反交差構造のカスケード構造から傾斜した「ガルトンボード」の操作に至るシステムダイナミクスをマッピングする理論モデルを開発した。 この研究は希薄電子系やハイブリッド電子核量子メモリやセンサーにおける「ESR-via-NMR」の新たな可能性を示している。

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