論文の概要: Quantum Heterodyne Sensing of Nuclear Spins via Double Resonance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.10182v1
- Date: Fri, 20 May 2022 13:48:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-12 07:54:59.766459
- Title: Quantum Heterodyne Sensing of Nuclear Spins via Double Resonance
- Title（参考訳）: 二重共鳴による核スピンの量子ヘテロダインセンシング
- Authors: Jonas Meinel, Minsik Kwon, Durga Dasari, Hitoshi Sumiya, Shinobu
Onoda, Junichi Isoya, Vadim Vorobyov and J\"org Wrachtrup
- Abstract要約: ヘテロダインアプローチはスペクトル分解における電子スピン寿命限界を克服するために広く用いられている。
この研究は、NV中心を持つ高磁場ナノスケールヘテロダインNMRプロトコルへの道を開く。
- 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: Nanoscale nuclear magnetic resonance (NMR) signals can be measured through
hyperfine interaction to paramagnetic electron sensor spins. A heterodyne
approach is widely used to overcome the electron spin lifetime limit in
spectral resolution. It uses a series of modified Hahn echo pulse sequences
applied coherently with precession signal resulting in a subsampled NMR signal.
Due to challenges with applying high electron Rabi frequencies its application
is limited to low fields, thus the full potential of the method is not yet
exploited at high magnetic fields, beneficial for NMR. Here we present
heterodyne detection utilizing a series of phase coherent electron nuclear
double resonance sensing blocks which extends nanoscale NMR protocols to
arbitrary magnetic fields. We demonstrate this principle on a single NV center,
both with an intrinsic $^{14}$N and a weekly coupled $^{13}$C nuclear spin in
the bath surrounding single NV centres. We compare our protocol to existing
heterodyne protocols and discuss its prospects. This work paves the way towards
high field nanoscale heterodyne NMR protocols with NV centres which is crucial
for reducing sample volumes and improving chemical resolution.
- Abstract（参考訳）: ナノスケール核磁気共鳴(NMR)信号は、常磁性電子センサースピンとの超微細相互作用によって測定することができる。
ヘテロダインアプローチはスペクトル分解能の電子スピン寿命限界を克服するために広く用いられている。
一連の改良されたハーンエコーパルスシーケンスを使用して、プリセプション信号とコヒーレントに印加し、サブサンプリングされたNMR信号を生成する。
高電子ラビ周波数を適用する際の課題のため、その応用は低磁場に限られているため、この手法の完全なポテンシャルはまだ高磁場で利用されておらず、NMRに有用である。
ここでは、ナノスケールNMRプロトコルを任意の磁場に拡張する一連の相コヒーレント電子核二重共鳴検出ブロックを用いたヘテロダイン検出を提案する。
我々は、この原理を単一のnvセンターで実証し、本質的な$^{14}$nと、単一のnvセンターを囲む浴槽内で毎週$^{13}$cの核スピンが組み合わされた状態で実証する。
本プロトコルを既存のヘテロダインプロトコルと比較し,その展望について考察する。
この研究は、nv中心を持つ高磁場ナノスケールヘテロダインnmrプロトコルへの道を開き、サンプル体積の削減と化学分解能の向上に不可欠である。
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