論文の概要: Emulated nuclear spin gyroscope with $^{15}$NV centers in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.01333v1
• Date: Tue, 2 Jan 2024 18:50:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-03 13:13:43.298170
• Title: Emulated nuclear spin gyroscope with $^{15}$NV centers in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の^<15}$nv中心を有するエミュレートされた核スピンジャイロスコープ
• Authors: Guoqing Wang, Minh-Thi Nguyen, Dane W. de Quilettes, Eden Price, Zhiyao Hu, Danielle A. Braje, Paola Cappellaro
• Abstract要約: 固体プラットフォームの核スピンは、長いコヒーレンス時間のために回転センサーを構築することを約束している。 ここでは、より単純なエネルギー構造と核四極子項の消滅による、ジャイロスコープの構築にNV中心の窒素-15核スピンを用いる。 我々はさらに、NV電子スピンのみを制御することに基づく堅牢なコヒーレンス保護プロトコルを開発し、15倍の遅延時間改善を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.31953894388598
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nuclear spins in solid-state platforms are promising for building rotation sensors due to their long coherence times. Among these platforms, nitrogen-vacancy centers have attracted considerable attention with ambient operating conditions. However, the current performance of NV gyroscopes remains limited by the degraded coherence when operating with large spin ensembles. Protecting the coherence of these systems requires a systematic study of the coherence decay mechanism. Here we present the use of nitrogen-15 nuclear spins of NV centers in building gyroscopes, benefiting from its simpler energy structure and vanishing nuclear quadrupole term compared with nitrogen-14 nuclear spins, though suffering from different challenges in coherence protection. We systematically reveal the coherence decay mechanism of the nuclear spin in different NV electronic spin manifolds and further develop a robust coherence protection protocol based on controlling the NV electronic spin only, achieving a 15-fold dephasing time improvement. With the developed coherence protection, we demonstrate an emulated gyroscope by measuring a designed rotation rate pattern, showing an order-of-magnitude sensitivity improvement.
• Abstract（参考訳）: 固体プラットフォームの核スピンは、長いコヒーレンス時間のために回転センサーを構築することを約束している。 これらのプラットフォームの中で、窒素空室センターは環境操作条件でかなりの注目を集めている。 しかし、NVジャイロスコープの現在の性能は、大きなスピンアンサンブルで操作する際のコヒーレンス低下によって制限されている。 これらの系のコヒーレンスを保護するには、コヒーレンス崩壊機構の体系的研究が必要である。 ここでは,nv中心の窒素-15核スピンをジャイロスコープの構築に利用し,そのエネルギー構造が単純で,窒素14核スピンに比べて核四重極項が消滅する利点があるが,コヒーレンス保護の課題が異なる。 我々は、異なるNV電子スピン多様体における核スピンのコヒーレンス崩壊機構を体系的に明らかにし、さらに、NV電子スピンのみを制御することに基づく堅牢なコヒーレンス保護プロトコルを開発し、15倍の劣化時間改善を実現する。 改良されたコヒーレンス保護により,設計した回転率パターンを計測し,磁気感度の向上を示すエミュレートジャイロスコープを実証した。

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