論文の概要: Sensitive AC and DC Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Center Ensembles
in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.06269v1
- Date: Wed, 10 May 2023 16:02:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-11 12:25:40.804153
- Title: Sensitive AC and DC Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Center Ensembles
in Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔中心の高感度交流・直流磁気計測
- Authors: John F. Barry, Matthew H. Steinecker, Scott T. Alsid, Jonah Majumder,
Linh M. Pham, Michael F. O'Keefe, Danielle A. Braje
- Abstract要約: これまでに報告された最も感度の高い窒素空洞型バルク磁気センサを実証した。
この装置は、磁場に対するNVの固定応答を保存するフラックス濃縮器を含まない。
- 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: Quantum sensing with solid-state spins offers the promise of high spatial
resolution, bandwidth, and dynamic range at sensitivities comparable to more
mature quantum sensing technologies, such as atomic vapor cells and
superconducting devices. However, despite comparable theoretical sensitivity
limits, the performance of bulk solid-state quantum sensors has so far lagged
behind these more mature alternatives. A recent
review~\cite{barry2020sensitivity} suggests several paths to improve
performance of magnetometers employing nitrogen-vacancy defects in diamond, the
most-studied solid-state quantum sensing platform. Implementing several
suggested techniques, we demonstrate the most sensitive nitrogen-vacancy-based
bulk magnetometer reported to date. Our approach combines tailored diamond
growth to achieve low strain and long intrinsic dephasing times, the use of
double-quantum Ramsey and Hahn echo magnetometry sequences for broadband and
narrowband magnetometry respectively, and P1 driving to further extend
dephasing time. Notably, the device does not include a flux concentrator,
preserving the fixed response of the NVs to magnetic field. The magnetometer
realizes a broadband \textcolor{mhsnew}{near-}DC sensitivity $\sim
460$~fT$\cdot$s$^{1/2}$ and a narrowband AC sensitivity $\sim
210$~fT$\cdot$s$^{1/2}$. We describe the experimental setup in detail and
highlight potential paths for future improvement.
- Abstract（参考訳）: 固体スピンを用いた量子センシングは、原子蒸気セルや超伝導デバイスのようなより成熟した量子センシング技術に匹敵する高空間分解能、帯域幅、動的範囲の感度を約束する。
しかし、同等の感度制限にもかかわらず、バルク固体量子センサーの性能は、これらのより成熟した代替技術に遅れを取っている。
最近のレビューから、最も研究されている固体量子センシングプラットフォームであるダイヤモンドの窒素空孔欠陥を利用した磁気センサの性能向上の道がいくつか提案されている。
提案手法をいくつか実装し, これまでに報告された窒素空洞型バルク磁力計の感度を示す。
提案手法は,低ひずみおよび長時間の内因性脱落時間を達成するために,それぞれ2量子ラムゼーとハーンエコーマグネトメトリーをブロードバンドおよび狭帯域マグネトメトリーに使用し,さらに脱落時間を延長するためにP1駆動を併用する。
特に、この装置は、磁場に対するNVの固定応答を保存するフラックス濃縮器を含まない。
磁力計は広帯域の \textcolor{mhsnew}{near-}dc 感度$\sim 460$~ft$\cdot$s$^{1/2}$ と狭帯域のac感度$\sim 210$~ft$\cdot$s$^{1/2}$ を実現する。
実験的な設定を詳細に記述し、今後の改善の道筋を明らかにする。
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