論文の概要: Fast coherent control of nitrogen-14 spins associated with nitrogen-vacancy centers in diamonds using dynamical decoupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.14278v1
• Date: Mon, 25 Sep 2023 16:42:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-26 14:40:57.192232
• Title: Fast coherent control of nitrogen-14 spins associated with nitrogen-vacancy centers in diamonds using dynamical decoupling
• Title（参考訳）: 動的デカップリングを用いたダイヤモンド中の窒素空洞中心に伴う窒素-14スピンの高速コヒーレント制御
• Authors: Kosuke Mizuno, Ikuya Fujisaki, Hiroyoshi Tomioka, Hitoshi Ishiwata, Shinobu Onoda, Takayuki Iwasaki, Keigo Arai, Mutsuko Hatano
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、高感度量子センサーが期待される電子スピンへのアクセスを可能にする。 弱いオフ軸磁場を印加することにより,有効な横結合を創出した。 我々は電子から窒素スピンへの人口移動を8.7 musで行うことができると推定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A nitrogen-vacancy (NV) center in a diamond enables the access to an electron spin, which is expected to present highly sensitive quantum sensors. Although exploiting a nitrogen nuclear spin improves the sensitivity, manipulating it using a resonant pulse requires a long gate time owing to its small gyromagnetic ratio. Another technique to control nuclear spins is a conditional rotation gate based on dynamical decoupling, which is faster but unavailable for nitrogen spins owing to the lack of transverse hyperfine coupling with the electron spin. In this study, we generated effective transverse coupling by applying a weak off-axis magnetic field. An effective coupling depends on the off-axis field; the conditional rotation gate on the nitrogen-14 spins of an NV center was demonstrated within 4.2 {\mu}s under an 1.8% off-axis field and a longitudinal field of approximately 280 mT. We estimated that a population transfer from the electron to nitrogen spins can be implemented with 8.7 {\mu}s. Our method is applicable to an ensemble of NV centers, in addition to a single NV center.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの窒素空洞(nv)中心は電子スピンへのアクセスが可能であり、高感度の量子センサーが期待されている。 窒素核スピンを利用すると感度が向上するが、共鳴パルスで操作するにはジャイロ磁気比が小さいため長いゲート時間を要する。 核スピンを制御するもう1つの技術は、動的疎結合に基づく条件付き回転ゲートであり、電子スピンとの超微粒子結合の欠如により、より高速だが窒素スピンでは利用できない。 本研究では,弱いオフ軸磁場を印加することにより,有効な逆結合を生成する。 有効結合はオフ軸場に依存するが、nv中心の窒素14スピンの条件回転ゲートは1.8%オフ軸場と約280mの縦磁場の下で4.2 {\mu} 以内で示され、電子から窒素スピンへの人口移動は8.7 {\mu} で実現できると推定した。 本手法は, 単一のNV中心に加えて, NV中心のアンサンブルにも適用可能である。

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