論文の概要: Bayesian-based hybrid method for rapid optimization of NV center sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.08410v1
- Date: Thu, 16 Feb 2023 16:38:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-17 13:21:30.791074
- Title: Bayesian-based hybrid method for rapid optimization of NV center sensors
- Title（参考訳）: ベイズに基づくNV中心センサの高速最適化手法
- Authors: Jiazhao Tian, Ressa S. Said, Fedor Jelezko, Jianming Cai and Liantuan
Xiao
- Abstract要約: NV中心センサの広帯域広帯域化と入射振幅ドリフトに対する感度は、継続的な懸念の1つの重要な問題である。
この問題を解決するためにベイズ推定位相変調(B-PM)法を提案する。
NV中心の変換状態の場合、B-PM法は時間消費を90%以上削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: NV center is one of the most promising platforms in the field of quantum
sensing. Magnetometry based on NV center, especially, has achieved a concrete
development in regions of biomedicine and medical diagnostics. Improving the
sensitivity of NV center sensor under wide inhomogeneous broadening and filed
amplitude drift is one crucial issue of continuous concern, which relies on the
coherent control of NV center with higher average fidelity. Quantum optimal
control (QOC) methods provide access to this target, nevertheless the high time
consumption of current methods due to the large number of needful sample points
as well as the complexity of the parameter space has hindered their usability.
In this paper we propose the Bayesian estimation phase-modulated (B-PM) method
to tackle this problem. In the case of state transforming of NV center
ensemble, the B-PM method reduces the time consumption by more than $90\%$
compared to the conventional standard Fourier base (SFB) method while
increasing the average fidelity from $0.894$ to $0.905$. In AC magnetometry
scenery, the optimized control pulse given by B-PM method achieves a eight-fold
extension of the coherence time $T_2$ compared to rectangular $\pi$ pulse.
Similar application can be made in other sensing situations. As a general
algorithm, the B-PM method can be further extended to open- and closed-loop
optimization of complex systems based on a variety of quantum platforms.
- Abstract（参考訳）: NVセンターは量子センシングの分野で最も有望なプラットフォームの一つである。
特にnvセンターに基づく磁気測定は、バイオメディシンと医療診断の領域で具体的な発展を遂げた。
NV中心センサの広帯域広帯域化と振幅ドリフトによる感度向上は,NV中心のコヒーレント制御に依存する連続的関心事の1つとして重要である。
量子最適制御(qoc)法は、このターゲットへのアクセスを提供するが、多くの不要なサンプルポイントとパラメータ空間の複雑さにより、現在のメソッドの高速消費は、ユーザビリティを阻害している。
本稿では,この問題を解決するためにベイズ推定位相変調(B-PM)法を提案する。
nvセンターアンサンブルの状態変換の場合、b-pm法は平均忠実度を0.894$から0.905$に増加させながら、従来の標準フーリエベース(sfb)法と比較して90\%以上の時間消費を削減している。
交流磁力計のシーンでは、B-PM法によって与えられる最適化された制御パルスは、長方形の$\pi$パルスと比較してコヒーレンス時間$T_2$の8倍の拡張を達成する。
同様の応用は、他のセンシング状況でも可能である。
一般的なアルゴリズムとして、B-PM法は様々な量子プラットフォームに基づく複素系の開ループ最適化にさらに拡張することができる。
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