論文の概要: Noise prediction and reduction of single electron spin by deep-learning-enhanced feedforward control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.06002v2
• Date: Thu, 30 Mar 2023 13:12:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-31 18:48:41.428805
• Title: Noise prediction and reduction of single electron spin by deep-learning-enhanced feedforward control
• Title（参考訳）: deep-learning-enhanced feedforward controlによる単一電子スピンのノイズ予測と低減
• Authors: Nanyang Xu, Feifei Zhou, Xiangyu Ye, Xue Lin, Bao Chen, Ting Zhang, Feng Yue, Bing Chen, Ya Wang and Jiangfeng Du
• Abstract要約: ダイヤモンドベースのナノスケールセンシングの応用において、ノイズ誘起制御不完全性は重要な問題である。 本稿では,ノイズの傾向を予測し,遅延を補償することにより,この制約を緩和するディープラーニング手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.13935769245144
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noise-induced control imperfection is an important problem in applications of diamond-based nano-scale sensing, where measurement-based strategies are generally utilized to correct low-frequency noises in realtime. However, the spin-state readout requires a long time due to the low photon-detection efficiency. This inevitably introduces a delay in noise-reduction process and limits its performance. Here we introduce the deep learning approach to relax this restriction by predicting the trend of noise and compensating the delay. We experimentally implement feedforward quantum control of nitrogen-vacancy center in diamond to protect its spin coherence and improve the sensing performance against noise. The new approach effectively enhances the decoherence time of the electron spin, which enables exploring more physics from its resonant spectroscopy. A theoretical model is provided to explain the improvement. This scheme could be applied in general sensing schemes and extended to other quantum systems.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドをベースとしたナノスケールセンシングでは,低周波ノイズをリアルタイムに補正する手法が一般的である。 しかし、スピン状態の読み出しは低光子検出効率のため長い時間を要する。 これは必然的にノイズ低減プロセスの遅延を導入し、性能を制限します。 本稿では,ノイズの傾向を予測し,遅延を補償することにより,この制約を緩和するディープラーニング手法を提案する。 ダイヤモンド中の窒素空孔中心のフィードフォワード量子制御を実験的に実装し、スピンコヒーレンスを保護し、ノイズに対する検知性能を向上させる。 この新しいアプローチは電子スピンのデコヒーレンス時間を効果的に向上させ、共鳴分光法からより多くの物理学を探索することができる。 改善を説明する理論的モデルが提供される。 このスキームは一般的なセンシングスキームに適用でき、他の量子系にも拡張できる。

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