論文の概要: Microelectronic readout of a diamond quantum sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03090v2
- Date: Wed, 6 Mar 2024 07:46:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 11:51:09.454859
- Title: Microelectronic readout of a diamond quantum sensor
- Title（参考訳）: ダイヤモンド量子センサのマイクロエレクトロニック読み出し
- Authors: Daniel Wirtitsch, Georg Wachter, Sarah Reisenbauer, Johannes Schalko,
Ulrich Schmid, Andrea Fant, Luca Sant, Michael Trupke
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に基づく量子センサーは、第一世代の商用用途に向けて科学的探索から急速に進歩している。
相補的金属酸化物半導体(CMOS)素子を用いたNVアンサンブルを用いた磁気共鳴(PDMR)の光電検出について報告する。
集積回路は、低ノイズおよび50フェムトアンペア分解能を有するダイヤモンドセンサのディジタル出力を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum sensors based on the nitrogen-vacancy (NV) centre in diamond are
rapidly advancing from scientific exploration towards the first generation of
commercial applications. While significant progress has been made in developing
suitable methods for the manipulation of the NV centre spin state, the
detection of the defect luminescence has so far limited the performance of
miniaturized sensor architectures. The recent development of photoelectric
detection of the NV centre's spin state offers a path to circumvent these
limitations, but has to-date required research-grade low current amplifiers to
detect the picoampere-scale currents obtained from these systems. Here we
report on the photoelectric detection of magnetic resonance (PDMR) with NV
ensembles using a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) device. The
integrated circuit delivers a digitized output of the diamond sensor with low
noise and 50 femtoampere resolution. This integration provides the last missing
component on the path to a compact, diamond-based quantum sensor. The device is
suited for continuous wave (CW) as well as pulsed operation. We demonstrate its
functionality with DC and AC magnetometry up to several megahertz, coherent
spin rotation and multi-axial decoupling sequences for quantum sensing.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの窒素空隙(nv)中心に基づく量子センサーは、科学探査から商業用途の第一世代へと急速に進歩している。
NV中心スピン状態の操作に適した方法の開発には大きな進歩があったが、欠陥発光の検出は、これまで小型化されたセンサアーキテクチャの性能を制限してきた。
最近のNV中心のスピン状態の光電検出は、これらの制限を回避する道を提供するが、これらのシステムから得られるピコアンペアスケールの電流を検出するために、これまで研究グレードの低電流増幅器を必要としていた。
本稿では,金属酸化物半導体(CMOS)素子を用いたNVアンサンブルを用いた磁気共鳴(PDMR)の光電検出について報告する。
集積回路は、低ノイズおよび50フェムトアンペア分解能を有するダイヤモンドセンサのディジタル出力を提供する。
この統合は、ダイヤモンドベースのコンパクトな量子センサーへの道の最後の欠落コンポーネントを提供する。
この装置はパルス操作と同様に連続波(CW)にも適している。
数メガヘルツ、コヒーレントスピン回転、および量子センシングのための多軸デカップリングシーケンスまで、DCおよびAC磁気計でその機能を示す。
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