論文の概要: Continuously tracked, stable, large excursion trajectories of dipolar coupled nuclear spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.14945v2
• Date: Wed, 13 Jul 2022 23:28:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-07 07:10:53.218019
• Title: Continuously tracked, stable, large excursion trajectories of dipolar coupled nuclear spins
• Title（参考訳）: 双極子結合核スピンの連続追跡、安定、大きな伸縮軌道
• Authors: Ozgur Sahin, Hawraa Al Asadi, Paul Schindler, Arjun Pillai, Erica Sanchez, Matthew Markham, Mark Elo, Maxwell McAllister, Emanuel Druga, Christoph Fleckenstein, Marin Bukov, and Ashok Ajoy
• Abstract要約: 固体中の双極子結合核スピンのブロッホ球軌道を励起し、安定し、連続的に追跡するための実験的なアプローチを示す。 これらの結果はダイヤモンド中の超偏極13C核スピンのモデル系上で実証される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We report an experimental approach to excite, stabilize, and continuously track Bloch sphere orbits of dipolar-coupled nuclear spins in a solid. We demonstrate these results on a model system of hyperpolarized 13C nuclear spins in diamond. Without quantum control, inter-spin coupling leads to rapid spin decay in T2*=1.5ms. We elucidate a method to preserve trajectories for over T2'>27s at excursion solid angles up to 16 degrees, even in the presence of strong inter-spin coupling. This exploits a novel spin driving strategy that thermalizes the spins to a long-lived dipolar many-body state, while driving them in highly stable orbits. We show that motion of the spins can be quasi-continuously tracked for over 35s in three dimensions on the Bloch sphere. In this time the spins complete >68,000 closed precession orbits, demonstrating high stability and robustness against error. We experimentally probe the transient approach to such rigid motion, and thereby show the ability to engineer highly stable "designer" spin trajectories. Our results suggest new ways to stabilize and interrogate strongly-coupled quantum systems through periodic driving and portend powerful applications of rigid spin orbits in quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 固体中の双極子結合核スピンのブロッホ球軌道を励起し、安定し、連続的に追跡するための実験的アプローチを報告する。 ダイヤモンド中の超偏極13c核スピンのモデル系でこれらの結果を示す。 量子制御がなければ、スピン間カップリングはT2*=1.5msのスピン崩壊を引き起こす。 我々は,強いスピン間カップリングが存在する場合でも,T2'>27s以上の軌道を最大16度まで引張固体角度で保存する方法を解明した。 これは、スピンを長寿命の双極子多体状態に熱し、高度に安定な軌道で駆動する新しいスピン駆動戦略を利用する。 スピンの運動はブロッホ球面上の3次元において35s以上にわたって準連続的に追跡できることを示した。 このとき、スピンは68,000以上の公転軌道を完了し、高い安定性とエラーに対する堅牢性を示す。 このような剛性運動に対する過渡的アプローチを実験的に探索し、高い安定な「デザイナ」スピン軌道を設計できることを示す。 量子センシングにおける剛性スピン軌道の周期的駆動とポートエントによる強結合量子システムの安定化と干渉の新しい方法を提案する。

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