論文の概要: Hyperfine-enhanced gyroscope based on solid-state spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.01334v2
• Date: Wed, 3 Jan 2024 15:51:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-04 11:15:50.262940
• Title: Hyperfine-enhanced gyroscope based on solid-state spins
• Title（参考訳）: 固体スピンに基づく超微細化ジャイロスコープ
• Authors: Guoqing Wang, Minh-Thi Nguyen, Paola Cappellaro
• Abstract要約: 電子核スピン系に基づく固体プラットフォームは回転センシングの魅力的な候補である。 ホスト材料に内在的に結合したスピンを含む2スピンシステムに基づくジャイロプロトコルを提案する。 この結果により、遅い回転の正確な測定と基礎物理学の探索が可能となった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.130998208629276
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Solid-state platforms based on electro-nuclear spin systems are attractive candidates for rotation sensing due to their excellent sensitivity, stability, and compact size, compatible with industrial applications. Conventional spin-based gyroscopes measure the accumulated phase of a nuclear spin superposition state to extract the rotation rate and thus suffer from spin dephasing. Here, we propose a gyroscope protocol based on a two-spin system that includes a spin intrinsically tied to the host material, while the other spin is isolated. The rotation rate is then extracted by measuring the relative rotation angle between the two spins starting from their population states, robust against spin dephasing. In particular, the relative rotation rate between the two spins can be enhanced by their hyperfine coupling by more than an order of magnitude, further boosting the achievable sensitivity. The ultimate sensitivity of the gyroscope is limited by the lifetime of the spin system and compatible with a broad dynamic range, even in the presence of magnetic noises or control errors due to initialization and qubit manipulations. Our result enables precise measurement of slow rotations and exploration of fundamental physics.
• Abstract（参考訳）: エレクトロ核スピン系に基づく固体プラットフォームは、工業用途と相性が良い感度、安定性、コンパクトなサイズのため、回転センシングの魅力的な候補である。 従来のスピンベースのジャイロスコープは、核スピン重ね合わせ状態の累積位相を測定して回転速度を抽出し、スピンの低下に苦しむ。 本稿では、ホスト材料に内在的に結びついているスピンを含む2スピン系に基づくジャイロスコーププロトコルを提案し、他方のスピンを分離する。 回転速度は、その集団状態から始まる2つのスピン間の相対的な回転角を測定して抽出される。 特に、2つのスピン間の相対回転速度は、その超微粒子カップリングによって1桁以上増大し、さらに達成可能な感度を高めることができる。 ジャイロスコープの究極の感度はスピン系の寿命によって制限され、磁気ノイズや初期化や量子ビット操作による制御誤差がある場合でも広いダイナミックレンジと互換性がある。 その結果,スロー回転の精密測定と基礎物理学の探索が可能となった。

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