論文の概要: All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07093v1
- Date: Wed, 14 Dec 2022 08:34:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 15:15:09.067343
- Title: All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空洞を用いた全光量子センシング
- Authors: Beat B\"urgler, Tobias F. Sjolander, Ovidiu Brinza, Alexandre
Tallaire, Jocelyn Achard, Patrick Maletinsky
- Abstract要約: 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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.77024349608834
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Solid state spins have demonstrated significant potential in quantum sensing
with applications including fundamental science, medical diagnostics and
navigation. The quantum sensing schemes showing best performance under ambient
conditions all utilize microwave or radio-frequency driving, which poses a
significant limitation for miniaturization, energy-efficiency and
non-invasiveness of quantum sensors. We overcome this limitation by
demonstrating a purely optical approach to coherent quantum sensing. Our scheme
involves the $^{15}$N nuclear spin of the Nitrogen-Vacancy (NV) center in
diamond as a sensing resource, and exploits NV spin dynamics in oblique
magnetic fields near the NV's excited state level anti-crossing to optically
pump the nuclear spin into a quantum superposition state. We demonstrate
all-optical free-induction decay measurements - the key protocol for
low-frequency quantum sensing - both on single spins and spin ensembles. Our
results pave the way for highly compact quantum sensors to be employed for
magnetometry or gyroscopy applications in challenging environments.
- Abstract（参考訳）: 固体スピンは、基礎科学、医学診断、ナビゲーションなどの応用で量子センシングに大きな可能性を示している。
環境条件下での最高の性能を示す量子センシングスキームは、マイクロ波または電波駆動を利用しており、量子センサの小型化、エネルギー効率、非侵襲性に重大な制限を与える。
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。
我々の計画では、ダイヤモンド中の窒素-原子価(NV)中心の$^{15}$N核スピンを検知資源とし、NVの励起状態に近い斜め磁場のNVスピンダイナミクスを利用して、核スピンを光学的に量子重畳状態に励起する。
我々は、単一スピンとスピンアンサンブルの両方で、低周波量子センシングの鍵プロトコルである全光自由誘導減衰測定を実証する。
以上の結果から,高コンパクトな量子センサを用いた磁気計測やジャイロスコープへの応用が期待できる。
関連論文リスト
- 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) - Fast wide-field quantum sensor based on solid-state spins integrated
with a SPAD array [6.9847811370474755]
CMOSセンサーとCCDカメラに基づく実験原子物理学および光学物理学における現在の量子プラットフォームは、低感度または遅い操作速度によって制限されている。
ここでは、単一光子アバランシェダイオードのアレイとダイヤモンドの固体スピン欠陥を統合し、高速な広視野量子センサを構築し、最大100kHzのフレームレートを達成する。
NVアンサンブルダイヤモンド試料を用いて、直流および交流磁場、温度、ひずみ、局所スピン密度、電荷ダイナミクスなどのいくつかの例を実験的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-24T16:53:34Z) - Quantum control of nuclear spin qubits in a rapidly rotating diamond [62.997667081978825]
固体中の核スピンは環境に弱く結合し、量子情報処理と慣性センシングの魅力的な候補となる。
我々は、原子核スピンコヒーレンス時間よりも高速で1,kHzで物理的に回転するダイヤモンド中の光核スピン偏光と原子核スピンの高速量子制御を実証した。
我々の研究は、それまで到達不可能だったNV核スピンの自由を解放し、量子制御と回転センシングに対する新しいアプローチを解き放つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T03:39:36Z) - Near-Field Terahertz Nanoscopy of Coplanar Microwave Resonators [61.035185179008224]
超伝導量子回路は、主要な量子コンピューティングプラットフォームの一つである。
超伝導量子コンピューティングを実用上重要な点に進めるためには、デコヒーレンスに繋がる物質不完全性を特定し、対処することが重要である。
ここでは、テラヘルツ走査近接場光学顕微鏡を用いて、シリコン上の湿式エッチングアルミニウム共振器の局所誘電特性とキャリア濃度を調査する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-24T11:06:34Z) - Quantum Control for Nanoscale Spectroscopy With Diamond Nitrogen-Vacancy
Centers: A Short Review [0.0]
近年,色中心に基づくダイヤモンド量子技術が急速に出現している。
窒素空孔(NV)色中心は、スピン特性と光アドレス性により特に注目されている。
NVセンターは、室温での高感度と空間分解能を前例のない組み合わせで提供する革新的なマルチモード量子強化センサーの実現に使用されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-12T07:41:26Z) - Laser threshold magnetometry using green light absorption by diamond
nitrogen vacancies in an external cavity laser [52.77024349608834]
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、近年、量子センシングにかなりの関心を集めている。
最適密度のNV中心を持つダイヤモンドを用いて,pT/sqrt(Hz)レベルの磁場に対する理論的感度を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-22T18:58:05Z) - Spin Entanglement and Magnetic Competition via Long-range Interactions
in Spinor Quantum Optical Lattices [62.997667081978825]
超低温物質中における空洞を介する長距離磁気相互作用と光学格子の効果について検討した。
競合シナリオを導入しながら,グローバルな相互作用がシステムの根底にある磁気特性を変化させていることが判明した。
これにより、量子情報目的のためのロバストなメカニズムの設計に向けた新しい選択肢が可能になる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-16T08:03:44Z) - Quantum Embedded Superstates [0.0]
超状態は連続体(準BIC)における準境界状態に付随する散乱スペクトルにおいて超狭線をサポートすることができる
これらのモードは、前例のない感度でコンパクトなシステムを可能にするため、アプリケーションを検出することに非常に関心がある。
ここでは、3段階の量子系が、無限に狭い放出線を持つ埋め込みスーパーステートの量子アナログをサポートするように調整できることを明らかにする。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-27T21:01:11Z) - Electrical Control of Coherent Spin Rotation of a Single-Spin Qubit [0.0]
ダイヤモンドの光学活性原子欠陥である窒素空孔(NV)中心は、量子センシング、ネットワーク、計算用途に多大な関心を集めている。
本稿では,NV-マグネット系ハイブリッド量子系における単一スピン量子ビットのコヒーレントスピン回転速度の電気的制御について報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-15T08:39:37Z) - Cavity quantum electrodynamic readout of a solid-state spin sensor [0.0]
固体スピンセンサーには、普遍的で高忠実な読み出し技術がない。
誘電体マイクロ波空洞への強い結合を通じて窒素空洞(NV)中心の集合体を高忠実で室温で読み取る方法を示した。
以上の結果から, アンサンブルサイズの増大, スピン共鳴線幅の縮小, キャビティ品質の向上などにより, 固体スピンセンサの単体読み出し精度を実現するための明確な経路が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-02T18:57:40Z)
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。