論文の概要: Quadrupolar resonance spectroscopy of individual nuclei using a room-temperature quantum sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14859v1
- Date: Thu, 23 May 2024 17:58:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-24 13:17:34.796058
- Title: Quadrupolar resonance spectroscopy of individual nuclei using a room-temperature quantum sensor
- Title（参考訳）: 室温量子センサを用いた原子核の準極子共鳴分光
- Authors: S. Alex Breitweiser, Mathieu Ouellet, Tzu-Yung Huang, Tim H. Taminiau, Lee C. Bassett,
- Abstract要約: 核四極子共鳴(NQR)分光は、物質や分子の化学結合パターンを明らかにする。
従来のNQR技術では、検出可能な信号を得るためには、核のマクロなアンサンブルが必要となる。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような光学活性電子スピン量子ビットは、個々の核の検出と制御を容易にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Nuclear quadrupolar resonance (NQR) spectroscopy reveals chemical bonding patterns in materials and molecules through the unique coupling between nuclear spins and local fields. However, traditional NQR techniques require macroscopic ensembles of nuclei to yield a detectable signal, which precludes the study of individual molecules and obscures molecule-to-molecule variations due to local perturbations or deformations. Optically active electronic spin qubits, such as the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond, facilitate the detection and control of individual nuclei through their local magnetic couplings. Here, we use NV centers to perform NQR spectroscopy on their associated nitrogen-14 ($^{14}$N) nuclei at room temperature. In mapping the nuclear quadrupolar Hamiltonian, we resolve minute variations between individual nuclei. The measurements further reveal correlations between the parameters in the NV center's electronic spin Hamiltonian and the $^{14}$N quadropolar Hamiltonian, as well as a previously unreported Hamiltonian term that results from symmetry breaking. We further design pulse sequences to initialize, readout, and control the quantum evolution of the $^{14}$N nuclear state using the nuclear quadrupolar Hamiltonian.
- Abstract（参考訳）: 核四極子共鳴(NQR)分光法は、核スピンと局所場の間の特異な結合を通して、物質と分子の化学結合パターンを明らかにする。
しかし、従来のNQR技術では、個々の分子の研究を妨害し、局所的な摂動や変形による分子と分子の変動を隠蔽する検出可能な信号を生成するために、核のマクロなアンサンブルを必要とする。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような光学活性電子スピン量子ビットは、局所的な磁気結合を通じて個々の核の検出と制御を促進する。
ここでは、NV中心を用いて、関連する窒素14(^{14}$N)原子核を室温でNQR分光する。
原子核四極性ハミルトニアンをマッピングする際には、個々の原子核間の微小な変化を解消する。
この測定により、NV中心の電子スピンハミルトニアンと$^{14}$Nの四極ハミルトニアンのパラメータと、対称性の破れから生じる未報告のハミルトニアン項との相関が明らかになる。
さらに、核四極子ハミルトニアンを用いて、$^{14}$N核状態の量子進化を初期化し、読み出し、制御するためにパルス列を設計する。
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