論文の概要: Observing coherence in an incoherent paramagnetic nitrogen spin bath

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.18181v1
• Date: Thu, 30 Nov 2023 01:52:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-01 18:14:09.286135
• Title: Observing coherence in an incoherent paramagnetic nitrogen spin bath
• Title（参考訳）: 非コヒーレント常磁性窒素スピン浴におけるコヒーレンス観測
• Authors: R. M. Goldblatt, A. M. Martin, A. A. Wood
• Abstract要約: 常磁性窒素欠陥(P1中心)のコヒーレンスを測定するためにダイヤモンド中の窒素空孔中心を用いる。 我々は、P1中心と13ドルCの核スピンの局所浴の間のコヒーレント相互作用を検出する。 我々の研究は、光暗黒のP1スピンが非偏光であるにもかかわらず、どのようにして局所環境から情報を引き出すことができるかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The unpolarized spin environment surrounding a central spin qubit is typically considered as an incoherent source of dephasing, however, precise characterization and control of the spin bath can yield a resource for storing and sensing with quantum states. In this work, we use nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond to measure the coherence of optically-dark paramagnetic nitrogen defects (P1 centers) and detect coherent interactions between the P1 centers and a local bath of $^{13}$C nuclear spins. The dipolar coupling between the P1 centers and $^{13}$C nuclear spins is identified by signature periodic collapses and revivals in the P1 spin coherence signal. We then demonstrate, using a range of dynamical decoupling protocols, that the probing NV centers and the P1 spins are coupled to independent ensembles of $^{13}$C nuclear spins. Our work illustrates how the optically-dark P1 spins, despite being unpolarized, can be used to extract information from their local environment and offers new insight into the interactions within a many-body system.
• Abstract（参考訳）: 中心スピン量子ビットを囲む非分極スピン環境は一般的にはデファスメントの非一貫性な源と考えられているが、スピン浴の精密なキャラクタリゼーションと制御は量子状態の保存とセンシングの資源となる。 本研究では、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用いて、光暗黒常磁性窒素欠陥(P1中心)のコヒーレンスを測定し、P1中心と局所的な$^{13}$C核スピンとのコヒーレント相互作用を検出する。 P1中心と$^{13}$C核スピンの間の双極子結合は、P1スピンコヒーレンス信号の周期的崩壊と再生によって同定される。 次に、様々な動的疎結合プロトコルを用いて、NV中心とP1スピンが$^{13}$C核スピンの独立したアンサンブルに結合されることを実証する。 本研究は,非分極性にもかかわらず,光暗色のp1スピンが局所環境からの情報抽出にどのように役立つかを示し,多体系内の相互作用に関する新たな知見を提供する。

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