論文の概要: Dressed-state control of effective dipolar interaction between
strongly-coupled solid-state spins
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.07610v2
- Date: Tue, 2 May 2023 13:30:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-03 18:22:41.911768
- Title: Dressed-state control of effective dipolar interaction between
strongly-coupled solid-state spins
- Title（参考訳）: 強結合固体スピン間の効果的な双極子相互作用のドレス状態制御
- Authors: Junghyun Lee, Mamiko Tatsuta, Andrew Xu, Erik Bauch, Mark J. H. Ku,
and Ronald. L. Walsworth
- Abstract要約: 固体スピン間の効果的な双極子結合を制御するための着衣状態アプローチを提案する。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)を強く結合した2つの中心体を用いて実験を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2314765641075438
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Strong interactions between spins in many-body solid-state quantum system is
a crucial resource for exploring and applying non-classical states. In
particular, electronic spins associated with defects in diamond system are a
leading platform for the study of collective quantum phenomena and for quantum
technology applications. While such solid-state quantum defect systems have the
advantage of scalability and operation under ambient conditions, they face the
key challenge of controlling interactions between the defects spins, since the
defects are spatially fixed inside the host lattice with relative positions
that cannot be well controlled during fabrication. In this work, we present a
dressed-state approach to control the effective dipolar coupling between
solid-state spins; and then demonstrate this scheme experimentally using two
strongly-coupled nitrogen vacancy (NV) centers in diamond. Including Rabi
driving terms between the m$_s$ = 0 and $\pm$1 states in the NV spin
Hamiltonian allows us to turn on and off or tune the effective dipolar coupling
between two NV spins. Through Ramsey spectroscopy, we detect the change of the
effective dipolar field generated by the control NV spin prepared in different
dressed states. To observe the change of interaction dynamics, we then deploy
spin-lock-based polarization transfer measurements via a Hartmann-Hahn matching
condition between two NV spins in different dressed states. We perform
simulations that indicate the promise for this robust scheme to control the
distribution of interaction strengths in strongly-interacting spin systems,
including interaction strength homogenization in a spin ensemble, which can be
a valuable tool for studying non-equilibrium quantum phases and generating high
fidelity multi-spin correlated states for quantum-enhanced sensing.
- Abstract（参考訳）: 多体固体量子システムにおけるスピン間の強い相互作用は、非古典状態の探索と適用にとって重要な資源である。
特に、ダイヤモンド系の欠陥に関連する電子スピンは、集合的量子現象の研究と量子技術応用のための主要なプラットフォームである。
このような固体量子欠陥システムは、環境条件下でのスケーラビリティと運用の利点があるが、欠陥がホスト格子内で空間的に固定されているため、欠陥のスピン間の相互作用を制御する重要な課題に直面している。
本研究では, 固体スピン間の効果的な双極子結合を制御し, 2つの強く結合した窒素空孔(NV)中心をダイヤモンドで実験的に示す。
NVスピンの m$_s$ = 0 と $\pm$1 状態の間のラビ駆動項を含めると、ハミルトニアンは2つのNVスピン間の効果的な双極子結合をオン/オフまたは調整することができる。
ラムゼイ分光法により,異なる状態の制御NVスピンが生成する有効双極子場の変化を検出する。
相互作用ダイナミクスの変化を観察するために、異なる服装状態における2つのnvスピン間のハートマン・ハーンマッチング条件を介してスピンロックに基づく偏光移動測定を展開する。
非平衡量子位相の研究や高忠実度マルチスピン相関状態の生成に有用なスピンアンサンブルにおける相互作用強度均質化を含む、強相互作用スピン系の相互作用強度分布を制御するためのこのロバストなスキームの可能性を示唆するシミュレーションを行う。
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