論文の概要: Vector DC magnetic-field sensing with reference microwave field using
perfectly aligned nitrogen-vacancy centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.00506v2
- Date: Mon, 13 Dec 2021 12:21:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 04:42:25.606389
- Title: Vector DC magnetic-field sensing with reference microwave field using
perfectly aligned nitrogen-vacancy centers in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の完全配向窒素空孔中心を用いた基準マイクロ波場を用いたベクトル直流磁界検出
- Authors: Takuya Isogawa, Yuichiro Matsuzaki, Junko Ishi-Hayase
- Abstract要約: 基準直流磁場を伴わない完全整列NV中心を用いたベクトル直流磁界測定法を提案する。
本手法は高感度ベクトル直流磁界センサのための新しい手法である。
- 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: The measurement of vector magnetic fields with high sensitivity and spatial
resolution is important for both fundamental science and engineering
applications. In particular, magnetic-field sensing with nitrogen-vacancy (NV)
centers in diamond is a promising approach that can outperform existing
methods. Recent studies have demonstrated vector DC magnetic-field sensing with
perfectly aligned NV centers, which showed a higher readout contrast than NV
centers having four equally distributed orientations. However, to estimate the
azimuthal angle of the target magnetic field with respect to the NV axis in
these previous approaches, it is necessary to apply a strong reference DC
magnetic field, which can perturb the system to be measured. This is a crucial
problem, especially when attempting to measure vector magnetic fields from
materials that are sensitive to applied DC magnetic fields. Here, we propose a
method to measure vector DC magnetic fields using perfectly aligned NV centers
without reference DC magnetic fields. More specifically, we used the direction
of linearly polarized microwave fields to induce Rabi oscillation as a
reference and estimated the azimuthal angle of the target fields from the Rabi
frequency. We further demonstrate the potential of our method to improve
sensitivity by using entangled states to overcome the standard quantum limit.
Our method of using a reference microwave field is a novel technique for
sensitive vector DC magnetic-field sensing.
- Abstract（参考訳）: 高感度・空間分解能のベクトル磁場の測定は、基礎科学と工学の両分野において重要である。
特に、ダイヤモンド中の窒素空隙(nv)中心を持つ磁場センシングは、既存の方法を上回る有望なアプローチである。
最近の研究では、完全に整列したNV中心を用いたベクトル直流磁場センシングが示されており、4つの均等な配向を持つNV中心よりも高い読み出しコントラストを示した。
しかし, これらの手法において, 対象磁界の方位角をnv軸に対して推定するには, 測定対象磁場を摂動させる強い基準直流磁場を適用する必要がある。
これは特に、印加された直流磁場に敏感な材料からベクトル磁場を計測しようとする場合に重要な問題である。
そこで本研究では, 基準磁場を伴わない完全整列NV中心を用いたベクトル直流磁界測定手法を提案する。
より具体的には、線形偏光マイクロ波場の方向を用いて、Rabi振動を基準として誘導し、ターゲット場の方位角をRabi周波数から推定する。
さらに, エンタングル状態を用いて標準量子限界を克服し, 感度を向上させる手法の可能性を示す。
本手法は高感度ベクトル直流磁界センシングのための新しい手法である。
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