論文の概要: Detecting spin bath polarization with quantum quench phase shifts of single spins in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.02233v1
• Date: Fri, 3 Mar 2023 21:54:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-07 20:50:46.041671
• Title: Detecting spin bath polarization with quantum quench phase shifts of single spins in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の単一スピンの量子クエンチ位相シフトによるスピン浴分極の検出
• Authors: Paul C. Jerger, Yu-Xin Wang, Mykyta Onizhuk, Benjamin S. Soloway, Michael T. Solomon, Christopher Egerstrom, F. Joseph Heremans, Giulia Galli, Aashish A. Clerk, and David D. Awschalom
• Abstract要約: シングルキュービットセンシングプロトコルは、キュービットバス結合パラメータを測定するために使用することができる。 十分に大きなカップリングのために、センシングプロトコル自体が浴槽を乱し、センシング測定において特性応答が生じると予測される。 ここでは, 窒素空孔(NV)中心の核スピン浴を偏極初期状態に準備することにより, この浴の摂動を量子クエンチ(quantum quench)と呼ぶ。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.257887191970825
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Single-qubit sensing protocols can be used to measure qubit-bath coupling parameters. However, for sufficiently large coupling, the sensing protocol itself perturbs the bath, which is predicted to result in a characteristic response in the sensing measurements. Here, we observe this bath perturbation, also known as a quantum quench, by preparing the nuclear spin bath of a nitrogen-vacancy (NV) center in polarized initial states and performing phase-resolved spin echo measurements on the NV electron spin. These measurements reveal a time-dependent phase determined by the initial state of the bath. We derive the relationship between sensor phase and Gaussian spin bath polarization, and apply it to reconstruct both the axial and transverse polarization components. Using this insight, we optimize the transfer efficiency of our dynamic nuclear polarization sequence. This technique for directly measuring bath polarization may assist in preparing high-fidelity quantum memory states, improving nanoscale NMR methods, and investigating non-Gaussian quantum baths.
• Abstract（参考訳）: シングルキュービットセンシングプロトコルは、キュービットバス結合パラメータを測定するために使用できる。 しかし, 十分に大きなカップリングでは, 検出プロトコル自体が浴槽を乱すため, センサ測定において特性応答が生じると予測される。 ここでは、窒素空洞中心の核スピン浴を偏極初期状態に準備し、NV電子スピン上で位相分解スピンエコー測定を行うことにより、この浴の摂動を量子クエンチ(quantum quench)と呼ぶ。 これらの測定により、浴の初期状態によって決定される時間依存相が明らかになった。 センサ位相とガウススピン浴分極の関係を導出し, 軸方向と横方向の両方の分極成分を再構成する。 この知見を用いて、動的核偏極シーケンスの転送効率を最適化する。 この浴の偏光を直接測定する技術は、高忠実度量子メモリ状態の作成、ナノスケールNMR法の改善、非ガウス量子浴の調査に役立てることができる。

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