論文の概要: Ultrafast opto-magnetic effects induced by nitrogen-vacancy centers in
diamond crystals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.09077v1
- Date: Sat, 18 Jun 2022 00:56:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-02-08 23:36:54.136673
- Title: Ultrafast opto-magnetic effects induced by nitrogen-vacancy centers in
diamond crystals
- Title（参考訳）: ダイヤモンド結晶中の窒素空洞中心による超高速光磁気効果
- Authors: Ryosuke Sakurai, Yuta Kainuma, Toshu An, Hidemi Shigekawa, and Muneaki
Hase
- Abstract要約: 窒素空孔NV中心を含むダイヤモンド結晶の超高速光磁気効果について検討した。
ダイヤモンドNV中心からのスピンアンサンブルは、サブピコ秒光学応答の形で逆コットン・ムートン効果を誘導する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The current generation of quantum sensing technologies using color centers in
diamond crystals is primarily based on the principle that the resonant
microwave frequency of the luminescence between quantum levels of the
nitrogen-vacancy (NV) center varies with temperature, electric and magnetic
fields. This principle enables us to measure, for instance, magnetic and
electric fields, as well as local temperature with nanometer resolution in
conjunction with a scanning probe microscope (SPM). However, the time
resolution of conventional quantum sensing technologies has been limited to
microseconds due to the limited luminescence lifetime. Here, we investigate
ultrafast opto-magnetic effects in diamond crystals containing nitrogen-vacancy
NV centers to improve the time resolution of quantum sensing to sub-picosecond
time scales. The spin ensemble from diamond NV centers induces an inverse
Cotton-Mouton effect (ICME) in the form of a sub-picosecond optical response in
a femtosecond pump-probe measurement. The helicity and quadratic power
dependence of the ICME can be interpreted as a second-order opto-magnetic
effect in which ensembles of NV electron spins act as a source for the ICME.
The results provide fundamental guidelines for enabling high-resolution
spatial-time quantum sensing technologies when combined with SPM techniques.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド結晶における色中心を用いた現在の量子センシング技術は、主に窒素空孔(NV)中心の量子レベル間の発光の共鳴マイクロ波周波数が温度、電気、磁場によって変化するという原理に基づいている。
この原理により、走査型プローブ顕微鏡(SPM)とともに、例えば磁場、電場、およびナノメートル分解能の局所温度を測定することができる。
しかし、従来の量子センシング技術の時間分解能は、発光寿命の制限によりマイクロ秒に制限されている。
本稿では,窒素空孔NV中心を含むダイヤモンド結晶の超高速光磁気効果を調査し,量子センシングの時間分解能をピコ秒以下の時間スケールに向上させる。
ダイヤモンドNV中心からのスピンアンサンブルは、フェムト秒ポンププローブ測定におけるサブピコ秒光学応答の形で逆コットン・ムートン効果(ICME)を誘導する。
ICMEのヘリシティと二次的なパワー依存は、NV電子スピンのアンサンブルがICMEの源となる2階の光磁気効果と解釈できる。
その結果,SPM技術と組み合わせて高分解能空間時間量子センシング技術を実現するための基本ガイドラインが得られた。
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