論文の概要: Quantum Logic Enhanced Sensing in Solid-State Spin Ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.12501v1
- Date: Wed, 23 Mar 2022 15:54:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-21 02:41:52.118718
- Title: Quantum Logic Enhanced Sensing in Solid-State Spin Ensembles
- Title(参考訳): 固体スピンアンサンブルにおける量子論理強化センシング
- Authors: Nithya Arunkumar, Kevin S. Olsson, Jner Tzern Oon, Connor Hart,
Dominik B. Bucher, David Glenn, Mikhail D. Lukin, Hongkun Park, Donhee Ham,
and Ronald L. Walsworth
- Abstract要約: 固体ハイブリッド2量子ビットセンサのマクロアンサンブルに対する量子論理の高感度化を実証する。
その結果,信号対雑音比は30倍に向上し,感度向上度は桁違いに向上した。
- 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 demonstrate quantum logic enhanced sensitivity for a macroscopic ensemble
of solid-state, hybrid two-qubit sensors. We achieve a factor of 30 improvement
in signal-to-noise ratio, translating to a sensitivity enhancement exceeding an
order of magnitude. Using the electronic spins of nitrogen vacancy (NV) centers
in diamond as sensors, we leverage the on-site nitrogen nuclear spins of the NV
centers as memory qubits, in combination with homogeneous bias and control
fields, ensuring that all of the ${\sim}10^9$ two-qubit sensors are
sufficiently identical to permit global control of the NV ensemble spin states.
We find quantum logic sensitivity enhancement for multiple measurement
protocols with varying optimal sensing intervals, including XY8 dynamical
decoupling and correlation spectroscopy, using a synthetic AC magnetic field.
The results are independent of the nature of the target signal and broadly
applicable to metrology using NV centers and other solid-state ensembles. This
work provides a benchmark for macroscopic ensembles of quantum sensors that
employ quantum logic or quantum error correction algorithms for enhanced
sensitivity.
- Abstract(参考訳): 固体ハイブリッド2量子ビットセンサのマクロアンサンブルに対する量子論理の高感度化を実証する。
その結果,信号対雑音比は30倍に向上し,感度向上度は桁違いに向上した。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心の電子スピンをセンサとして、NV中心のオンサイト窒素核スピンをメモリ量子ビットとして利用し、均一なバイアスや制御フィールドと組み合わせることで、${\sim}10^9$2量子ビットセンサがすべて同じであり、NVアンサンブルスピン状態のグローバル制御を可能にする。
合成交流磁場を用いたXY8ダイナミックデカップリングや相関スペクトルを含む,様々な最適知覚間隔を持つ複数の測定プロトコルに対する量子論理感度の増大を求める。
結果はターゲット信号の性質とは独立であり、NV中心やその他の固体アンサンブルを用いた気象学に広く適用できる。
この研究は、量子論理や量子誤り訂正アルゴリズムを用いて感度を高める量子センサーのマクロアンサンブルのベンチマークを提供する。
関連論文リスト
- Quantum-enhanced sensing of spin-orbit coupling without fine-tuning [0.0]
ハイゼンベルクの制限された拡張精度は幅広いパラメータにわたって達成される。
我々は、単一粒子と相互作用する多体プローブの両方に対する量子増強感度を実証した。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-11-01T14:00:23Z) - Quantum State Transfer in a Magnetic Atoms Chain Using a Scanning Tunneling Microscope [44.99833362998488]
量子スピンチェーンの電気的制御は、量子情報処理に関連する技術での可能性から、ここ数年で際立った目標となった。
走査トンネル顕微鏡(STM)による電場を利用したS=1/2$チタン原子鎖における制御量子状態伝達の実現可能性を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-08-13T14:45:46Z) - Correlated sensing with a solid-state quantum multi-sensor system for
atomic-scale structural analysis [14.301219154831964]
我々は,複数の量子センサ間の信号相関を利用した新しいセンシングパラダイムを開発した。
3つの窒素空孔中心を量子エレクトロメーター系として、このマルチセンサーのパラダイムを実証する。
我々は、個々の点欠陥のリアルタイム電荷ダイナミクスを取得し、そのダイナミクスがよく知られた光スペクトル拡散をいかに誘導するかを可視化する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-04T08:26:20Z) - Control of an environmental spin defect beyond the coherence limit of a central spin [79.16635054977068]
電子スピンレジスタのサイズを拡大するためのスケーラブルなアプローチを提案する。
我々は, 中心NVのコヒーレンス限界外における未知電子スピンの検出とコヒーレント制御を実証するために, このアプローチを実験的に実現した。
我々の研究は、ナノスケールセンシングを推進し、誤り訂正のための相関ノイズスペクトロスコピーを有効にし、量子通信のためのスピンチェーン量子ワイヤの実現を促進するため、より大きな量子レジスタを工学的に開発する方法を開拓する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-06-29T17:55:16Z) - Simulation of ODMR Spectra from Nitrogen-Vacancy Ensembles in Diamond
for Electric Field Sensing [0.0]
NVアンサンブルの電子スピン状態および核スピン状態に対する任意の電場および磁場の影響をモデル化するオープンソースシミュレーションツールを提案する。
具体的には、符号は遷移強度を計算し、ショットノイズに制限された光検出磁気共鳴下での感度を予測する。
我々のコードは、ハミルトニアン完全項の無視項に基づく通常の議論が準最適結果を与える状況において、感度を最適化するために使用できることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-01-10T18:16:12Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-12-14T08:34:11Z) - Microfluidic quantum sensing platform for lab-on-a-chip applications [0.0]
ダイヤモンド中の窒素空孔中心のような固体スピン量子センサのための完全に統合されたマイクロ流体プラットフォームを提案する。
我々の研究は、電気化学、高スループット反応スクリーニング、バイオアナリシス、オルガン・オン・ア・チップ、単細胞研究など、LOCデバイスでの新しい化学分析機能への扉を開く。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-09-04T16:01:56Z) - DC Quantum Magnetometry Below the Ramsey Limit [68.8204255655161]
従来の$Tast$-limited dcマグネトメトリーの感度を超えるdc磁場の1桁以上の量子センシングを実証する。
スピンコヒーレンス時間に匹敵する周期で回転するダイヤモンド中の窒素空孔中心を用い, 磁気感度の計測時間と回転速度依存性を特徴づけた。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-27T07:32:53Z) - Optimal control of a nitrogen-vacancy spin ensemble in diamond for
sensing in the pulsed domain [52.77024349608834]
固体材料の欠陥は、量子センシングに理想的なプラットフォームを提供する。
このようなアンサンブルの制御は、欠陥エネルギーレベルとマクロサンプル間の任意の制御領域の両方の空間的変動のために困難である。
Floquet理論と最適制御最適化法を用いて,これらの課題を克服できることを実験的に実証した。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-01-25T13:01:05Z) - Conditional quantum operation of two exchange-coupled single-donor spin
qubits in a MOS-compatible silicon device [48.7576911714538]
シリコンナノエレクトロニクスデバイスは、99.9%以上の忠実度を持つ単一量子ビット量子論理演算をホストすることができる。
イオン注入によりシリコン中に導入された単一のドナー原子に結合した電子のスピンに対して、量子情報は1秒近く保存することができる。
ここでは、シリコンに埋め込まれた31ドルPドナーの交換結合対における電子スピン量子ビットの条件付きコヒーレント制御を実証する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-06-08T11:25:16Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。