論文の概要: Frequency-tunable magnetic field sensing using continuous-wave optically
detected magnetic resonance with nitrogen-vacancy centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.12141v1
- Date: Sat, 20 May 2023 08:48:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-24 00:28:54.391310
- Title: Frequency-tunable magnetic field sensing using continuous-wave optically
detected magnetic resonance with nitrogen-vacancy centers in diamond
- Title(参考訳): 連続波光検出磁気共鳴によるダイヤモンド中の窒素空孔中心の周波数可変磁界検出
- Authors: Ryusei Okaniwa, Takumi Mikawa, Yuichiro Matsuzaki, Tatsuma Yamaguchi,
Rui Suzuki, Norio Tokuda, Hideyuki Watanabe, Norikazu Mizuochi, Kento Sasaki,
Kensuke Kobayashi, and Junko Ishi-Hayase
- Abstract要約: CW-ODMRに基づく周波数可変磁界センサの提案と実演を行う。
本手法の感度は従来の方法と同等かそれ以上と推定される。
我々のCW-ODMRに基づく周波数可変磁界センサは、ダイヤモンドデバイスにおける新しい応用の道を開く。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.15274583259797847
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The nitrogen-vacancy (NV) center is a promising candidate to realize
practical quantum sensors with high sensitivity and high spatial resolution,
even at room temperature and atmospheric pressure. In conventional
high-frequency AC magnetometry with NV centers, the setup requires a pulse
sequence with an appropriate time synchronization and strong microwave power.
To avoid these practical difficulties, AC magnetic field sensing using
continuous-wave opticallydetected magnetic resonance (CW-ODMR) was recently
demonstrated. That previous study utilized radio frequency (RF) dressed states
generated by the coherent interaction between the electron spin of the NV
center and the RF wave. However, the drawback of this method is that the
detectable frequency of the AC magnetic fields is fixed. Here, we propose and
demonstrate frequency-tunable magnetic field sensing based on CW-ODMR. In the
new sensing scheme, we obtain RF double-dressed states by irradiation with a RF
field at two different frequencies. One creates the RF dressed states and
changes the frequency of the target AC field. The other is a target AC field
that induces a change in the CW-ODMR spectrum by generating the RF
double-dressed states through coherent interaction with the RF dressed states.
The sensitivity of our method is estimated to be comparable to or even higher
than that of the conventional method based on a RF field with a single
frequency. The estimated bandwidth is 7.45 MHz, higher than that of the
conventional method using the RF dressed states. Our frequency-tunable magnetic
field sensor based on CW-ODMR paves the way for new applications in diamond
devices.
- Abstract(参考訳): 窒素空孔(NV)中心は、室温や大気圧でも高感度で高空間分解能の実用的な量子センサーを実現するために有望な候補である。
NV中心を持つ従来の高周波交流磁力計では、適切な時間同期と強いマイクロ波パワーを持つパルスシーケンスを必要とする。
このような現実的な困難を避けるため, 連続波光検出磁気共鳴(CW-ODMR)を用いた交流磁界センサが最近実証された。
前回の研究では、NV中心の電子スピンとRF波のコヒーレント相互作用によって生じる高周波(RF)の服装状態を利用した。
しかし、この方法の欠点は交流磁界の検出周波数が固定されていることである。
本稿では,CW-ODMRに基づく周波数可変磁界センサを提案する。
新しいセンシング方式では、RF磁場を2つの異なる周波数で照射することにより、RF二重装束状態を得る。
RF装束状態を生成し、ターゲットACフィールドの周波数を変更する。
もう一つは、RF装束状態とのコヒーレント相互作用によってRF二重装束状態を生成することにより、CW-ODMRスペクトルの変化を誘導するターゲット交流場である。
本手法の感度は, 単一周波数のRF場に基づく従来手法の感度と同等かそれ以上と推定される。
推定帯域幅は7.45MHzであり、RF装束状態を用いた従来の手法よりも高い。
CW-ODMRに基づく周波数可変磁界センサは、ダイヤモンドデバイスにおける新しい応用の道を開く。
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