論文の概要: Single electron-spin-resonance detection by microwave photon counting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.02653v2
- Date: Wed, 22 Nov 2023 18:49:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-23 19:17:55.487061
- Title: Single electron-spin-resonance detection by microwave photon counting
- Title（参考訳）: マイクロ波光子計数による単一電子スピン共鳴検出
- Authors: Zhiren Wang, L\'eo Balembois, Milos Ran\v{c}i\'c, Eric Billaud,
Marianne Le Dantec, Alban Ferrier, Philippe Goldner, Sylvain Bertaina,
Thierry Chaneli\`ere, Daniel Est\`eve, Denis Vion, Patrice Bertet, Emmanuel
Flurin
- Abstract要約: スピン依存フォトルミネッセンス、輸送測定、走査プローブ技術を用いて単一電子スピン感度が達成されている。
ここでは, 極低温におけるマイクロ波光子カウンタを用いて, スピン蛍光検出による単一電子磁気共鳴を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3281177137699656
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Electron spin resonance (ESR) spectroscopy is the method of choice for
characterizing paramagnetic impurities, with applications ranging from
chemistry to quantum computing, but it gives access only to ensemble-averaged
quantities due to its limited signal-to-noise ratio. Single-electron-spin
sensitivity has however been reached using spin-dependent photoluminescence,
transport measurements, and scanning-probe techniques. These methods are
system-specific or sensitive only in a small detection volume, so that
practical single spin detection remains an open challenge. Here, we demonstrate
single electron magnetic resonance by spin fluorescence detection, using a
microwave photon counter at cryogenic temperatures. We detect individual
paramagnetic erbium ions in a scheelite crystal coupled to a high-quality
factor planar superconducting resonator to enhance their radiative decay rate,
with a signal-to-noise ratio of 1.9 in one second integration time. The
fluorescence signal shows anti-bunching, proving that it comes from individual
emitters. Coherence times up to 3 ms are measured, limited by the spin
radiative lifetime. The method has the potential to apply to arbitrary
paramagnetic species with long enough non-radiative relaxation time, and allows
single-spin detection in a volume as large as the resonator magnetic mode
volume ( 10 um^3 in the present experiment), orders of magnitude larger than
other single-spin detection techniques. As such, it may find applications in
magnetic resonance and quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 電子スピン共鳴(esr)分光法は、化学から量子コンピューティングまで幅広い応用を含む、常磁性不純物を特徴付ける方法であるが、信号対雑音比が限られているため、アンサンブル平均量のみにアクセスできる。
しかし、スピン依存フォトルミネッセンス、輸送測定、走査プローブ技術を用いて単一電子スピン感度が達成されている。
これらの手法は、小さな検出ボリュームでのみシステム固有のものであるか、感度が高いため、実用的な単一スピン検出は未解決の課題である。
ここでは、極低温のマイクロ波光子カウンタを用いて、スピン蛍光検出による単一電子磁気共鳴を実証する。
高品質平面超伝導共振器に結合したシェーライト結晶中の個々の常磁性エルビウムイオンを検出し、その放射減衰速度を1秒で信号対雑音比1.9で向上させる。
蛍光信号は、個々のエミッターに由来することを証明し、反膨らみを示す。
3msまでのコヒーレンス時間は測定され、スピン放射寿命によって制限される。
この方法は、十分な非放射性緩和時間を持つ任意の常磁性種に適用できる可能性があり、共振器磁気モード体積(10 um^3)と他の単スピン検出技術より桁違い大きい体積での単スピン検出を可能にする。
したがって、磁気共鳴や量子コンピューティングに応用できるかもしれない。
関連論文リスト
- Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy of a scheelite crystal
using microwave photon counting [0.0]
電子スピンのアンサンブルによって放出されるマイクロ波光子を放射的に緩和する手法がミリケルビン温度での電子常磁性共鳴分光の感度の高い新しい方法として導入された。
ここでは、このスピン蛍光法をCaWO4のシェライト結晶に適用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-05T15:30:56Z) - Measuring the magnon-photon coupling in shaped ferromagnets: tuning of
the resonance frequency [50.591267188664666]
キャビティ光子と強磁性スピンの励起は ハイブリッドアーキテクチャで情報交換できる
速度向上は通常、電磁キャビティの幾何学を最適化することで達成される。
強磁性体の基本周波数を設定することにより、強磁性体の幾何学も重要な役割を果たすことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-08T11:28:31Z) - Fast scanning nitrogen-vacancy magnetometry by spectrum demodulation [0.0]
本研究では, 窒素空孔中心磁化計におけるデータ取得速度を高速化するスペクトル復調法を実証する。
本手法は,光発光信号の位相同期検出と高速広帯域周波数スイープによる電子スピン共鳴の周期励起に依存する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-13T12:07:06Z) - Single quantum emitters with spin ground states based on Cl bound
excitons in ZnSe [55.41644538483948]
InSeにおけるCl不純物に基づく電子スピン量子ビットを持つ新しいタイプの単一光子エミッタを示す。
その結果, 単一Cl不純物はフォトニック界面を有する単一光子源として好適であることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-11T04:29:21Z) - Mapping single electron spins with magnetic tomography [0.0]
本研究では、外部磁場を回転させて量子スピンセンサ近傍の単一電子スピンの正確な位置を特定する方法を示す。
センサから最大10nmの精度で電子スピンを検出できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-09T17:14:05Z) - Electrical readout microwave-free sensing with diamond [0.0]
電子スピン共鳴スペクトルをナノスケールの電子スピン共鳴スペクトルで測定する方法として、地中相互緩和特性の光電気的読み出しが有用である。
このアプローチはスピン密度を決定し、局所環境を特徴づけるための潜在的な解決策を提供するかもしれない。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-05T19:40:10Z) - Spectral multiplexing of telecom emitters with stable transition
frequency [68.8204255655161]
コヒーレントエミッターは フォトニックチャネルを使って 遠距離で絡み合うことができる
約100個のエルビウムエミッタをFabry-Perot共振器と19マイクロメートルの薄膜で観察した。
本研究は,周波数多重化量子ネットワークノードを通信波長で直接動作させるための重要なステップである。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-18T15:39:07Z) - Quantum sensitivity limits of nuclear magnetic resonance experiments
searching for new fundamental physics [91.6474995587871]
核磁気共鳴は、超軽いアクシオンのような暗黒物質を探すための有望な実験的アプローチである。
我々は、磁気共鳴実験の回路モデルを検討し、スピン投射ノイズ、サーマルノイズ、増幅ノイズの3つのノイズ源を定量化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-10T19:00:02Z) - Detecting spins with a microwave photon counter [0.0]
マイクロ波周波数およびミリケルビン温度での蛍光によるシリコン中のドナースピンの小さなアンサンブルの検出を実証した。
少数のスピンの磁気共鳴分光法として,蛍光検出の可能性について論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-02T10:12:48Z) - Photon Condensation and Enhanced Magnetism in Cavity QED [68.8204255655161]
マイクロ波キャビティに結合した磁気分子系は平衡超ラジカル相転移を行う。
結合の効果は、量子イジングモデルにおける真空誘起強磁性秩序によって最初に示される。
透過実験は遷移を解くために示され、磁気の量子電気力学的制御を測定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-07T11:18:24Z) - Optical Magnetometer: Quantum Resonances at pumping repetition rate of
1/n of the Larmor frequency [58.720142291102135]
シールド内部の磁場のラーモア周波数の1/n$の繰り返し速度での量子サブ共鳴を実験的に観察し、理論的に説明する。
KとRbの混合アルカリ原子と同様に、単一のアルカリ原子細胞について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-20T09:14:56Z)
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。