論文の概要: A strongly interacting, two-dimensional, dipolar spin ensemble in (111)-oriented diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10075v1
- Date: Mon, 15 Apr 2024 18:26:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 20:58:19.998951
- Title: A strongly interacting, two-dimensional, dipolar spin ensemble in (111)-oriented diamond
- Title（参考訳）: (111)配向ダイヤモンドにおける強相互作用、2次元双極子スピンアンサンブル
- Authors: Lillian B. Hughes, Simon A. Meynell, Weijie Wu, Shreyas Parthasarathy, Lingjie Chen, Zhiran Zhang, Zilin Wang, Emily J. Davis, Kunal Mukherjee, Norman Y. Yao, Ania C. Bleszynski Jayich,
- Abstract要約: 強い双極子相互作用と制御された次元を持つスピンのシステムは、量子センシングとシミュレーションの新しい探索を可能にする。
我々は,111配向ダイヤモンド基板上にプラズマ濃縮化学気相蒸着(PECVD)により生成する窒素空孔(NV)中心の2次元アンサンブルにおいて強い双極子相互作用を生じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6750003591457205
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Systems of spins with strong dipolar interactions and controlled dimensionality enable new explorations in quantum sensing and simulation. In this work, we investigate the creation of strong dipolar interactions in a two-dimensional ensemble of nitrogen-vacancy (NV) centers generated via plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) on (111)-oriented diamond substrates. We find that diamond growth on the (111) plane yields high incorporation of spins, both nitrogen and NV centers, where the density of the latter is tunable via the miscut of the diamond substrate. Our process allows us to form dense, preferentially aligned, 2D NV ensembles with volume-normalized AC sensitivity down to $\eta_{AC}$ = 810 pT um$^{3/2}$ Hz$^{-1/2}$. Furthermore, we show that (111) affords maximally positive dipolar interactions amongst a 2D NV ensemble, which is crucial for leveraging dipolar-driven entanglement schemes and exploring new interacting spin physics.
- Abstract（参考訳）: 強い双極子相互作用と制御された次元を持つスピンのシステムは、量子センシングとシミュレーションの新しい探索を可能にする。
本研究では,111配向ダイヤモンド基板上にプラズマ濃縮化学気相蒸着(PECVD)により生成した窒素空孔(NV)中心の2次元アンサンブルにおける強い双極子相互作用の創出について検討する。
111平面上のダイヤモンド成長は、窒素とNV中心の両方のスピンが高集積化され、後者の密度はダイヤモンド基板のミスカットによって調整可能である。
我々のプロセスは密度が高く、優先的に整列した2次元NVアンサンブルを形成でき、体積正規化された交流感度を$\eta_{AC}$ = 810 pT um$^{3/2}$ Hz$^{-1/2}$に下げることができる。
さらに,(111)は2次元NVアンサンブル間の最大正の双極子相互作用を許容することを示した。
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