論文の概要: Correlated sensing with a solid-state quantum multi-sensor system for atomic-scale structural analysis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.02128v1
• Date: Thu, 4 Jan 2024 08:26:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-05 15:29:46.845379
• Title: Correlated sensing with a solid-state quantum multi-sensor system for atomic-scale structural analysis
• Title（参考訳）: 原子規模構造解析のための固体量子マルチセンサシステムと相関センシング
• Authors: Wentao Ji, Zhaoxin Liu, Yuhang Guo, Zhihao Hu, Jingyang Zhou, Siheng Dai, Yu Chen, Pei Yu, Mengqi Wang, Kangwei Xia, Fazhan Shi, Ya Wang and Jiangfeng Du
• Abstract要約: 我々は,複数の量子センサ間の信号相関を利用した新しいセンシングパラダイムを開発した。 3つの窒素空孔中心を量子エレクトロメーター系として、このマルチセンサーのパラダイムを実証する。 我々は、個々の点欠陥のリアルタイム電荷ダイナミクスを取得し、そのダイナミクスがよく知られた光スペクトル拡散をいかに誘導するかを可視化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.301219154831964
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Developing superior quantum sensing strategies ranging from ultra-high precision measurement to complex structural analysis is at the heart of quantum technologies. While strategies using quantum resources, such as entanglement among sensors, to enhance the sensing precision have been abundantly demonstrated, the signal correlation among quantum sensors is rarely exploited. Here we develop a novel sensing paradigm exploiting the signal correlation among multiple quantum sensors to resolve overlapping signals from multiple targets that individual sensors can't resolve and complex structural construction struggles with. With three nitrogen-vacancy centers as a quantum electrometer system, we demonstrate this multi-sensor paradigm by resolving individual defects' fluctuating electric fields from ensemble signals. We image the three-dimensional distribution of 16 dark electronic point-defects in diamond with accuracy approaching 1.7 nm via a GPS-like localization method. Furthermore, we obtain the real-time charge dynamics of individual point defects and visualize how the dynamics induce the well-known optical spectral diffusion. The multi-sensor paradigm extends the quantum sensing toolbox and offers new possibilities for structural analysis.
• Abstract（参考訳）: 超高精度測定から複雑な構造解析まで、優れた量子センシング戦略の開発は量子技術の中心にある。 センサ間の絡み合いなどの量子資源を用いたセンシング精度向上戦略が盛んに実証されているが,量子センサ間の信号相関が悪用されることは稀である。 ここでは、複数の量子センサ間の信号相関を利用して、個々のセンサが解決できない複数のターゲットからの重なり合う信号を解決し、複雑な構造構造上の困難を解消する新しいセンシングパラダイムを開発する。 3つの窒素空洞中心を量子電磁計システムとして、個々の欠陥の変動電界をアンサンブル信号から解くことにより、このマルチセンサパラダイムを実証する。 ダイアモンド中の16個の暗黒電子分極の3次元分布をgpsライクな局在法による1.7nmの精度で可視化する。 さらに,個々の点欠陥の実時間電荷ダイナミクスを求め,そのダイナミクスがよく知られた光学スペクトル拡散をいかに引き起こすかを可視化する。 マルチセンサーパラダイムは量子センシングツールボックスを拡張し、構造分析の新たな可能性を提供する。

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