論文の概要: The quantum dynamic range of room temperature spin imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.08146v1
- Date: Wed, 17 Aug 2022 08:24:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-30 20:30:10.492536
- Title: The quantum dynamic range of room temperature spin imaging
- Title（参考訳）: 室温スピンイメージングの量子ダイナミックレンジ
- Authors: Martin Schalk, Riccardo Silvioli, Karina Houska, Niels van Venrooy,
Katrin Schneider, Nathan P. Wilson, Jan Luxa, Zdenek Sofer, Dominik Bucher,
Andreas V. Stier, Jonathan J. Finley
- Abstract要約: スピン系の磁気共鳴イメージングは、医学、化学、物理学における科学的な応用を組み合わせたものである。
窒素空孔中心(NV)を埋め込んだ40ミクロンから40ミクロンサイズの関心領域からなるスピンの画素ワイドコヒーレント量子力学について検討した。
我々は,NVセンサ層のコヒーレンスに対する$mathrmCrTe$ van der Waalsマグネットの効果を示し,量子振動の最大周波数の70倍の増大を測定した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.817918559522319
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Magnetic resonance imaging of spin systems combines scientific applications
in medicine, chemistry and physics. Here, we investigate the pixel-wise
coherent quantum dynamics of spins consisting of a 40 by 40 micron sized region
of interest implanted with nitrogen vacancy centers (NV) coupled to a
nano-magnetic flake of $\mathrm{CrTe_2}$. $\mathrm{CrTe_2}$ is an in-plane van
der Waals ferromagnet, which we can probe quantitatively by the NV electron's
spin signal even at room temperature. First, we combine the nano-scale sample
shapes measured by atomic force microscope with the magnetic resonance imaging
data. We then map out the coherent dynamics of the colour centers coupled to
the van der Waals ferromagnet using pixel-wise coherent Rabi and Ramsey imaging
of the NV sensor layer. Next, we fit the pixel-wise solution of the Hamiltonian
to the quantum sensor data. Combining data and model, we can explore the
detuning range of the spin oscillation with a quantum dynamic range of over
$\left|\Delta_{max}\right|= 60 { }\mathrm{MHz} $ in the Ramsey interferometry
mode. Finally, we show the effect of the $\mathrm{CrTe_2}$ van der Waals magnet
on the coherence of the NV sensor layer and measure a 70 times increase in the
maximum frequency of the quantum oscillation going from the Rabi to the Ramsey
imaging mode.
- Abstract（参考訳）: スピン系の磁気共鳴イメージングは、医学、化学、物理学における科学的応用を組み合わせる。
本研究では, 窒素空孔中心(nv)を注入した40～40ミクロンの大きさのスピンの画素方向コヒーレント量子ダイナミクスと, $\mathrm{crte_2}$のナノ磁性フレークについて検討した。
$\mathrm{CrTe_2}$は平面内バンデルワールス強磁性体であり、室温でもNV電子のスピン信号によって定量的にプローブすることができる。
まず原子間力顕微鏡で測定したナノスケールの試料形状と磁気共鳴画像データを組み合わせる。
次に、NVセンサ層の画素ワイドコヒーレントRabiとRamseyイメージングを用いて、ファンデルワールス強磁性体に結合した色中心のコヒーレントダイナミクスをマッピングした。
次に、ハミルトニアンの画素分割解を量子センサーデータに適合させる。
データとモデルを組み合わせることで、スピン振動の変形範囲を、ラムゼー干渉計モードで$\left|\Delta_{max}\right|= 60 { }\mathrm{MHz} $ 以上の量子力学範囲で探索することができる。
最後に、nvセンサ層のコヒーレンスに対する$\mathrm{crte_2}$ van der waals磁石の効果を示し、rabiからramseyイメージングモードに至る量子振動の最大周波数の70倍の増大を測定する。
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