論文の概要: Ultra-sensitive solid-state organic molecular microwave quantum receiver
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.15144v1
- Date: Fri, 24 May 2024 01:48:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-27 18:28:28.275494
- Title: Ultra-sensitive solid-state organic molecular microwave quantum receiver
- Title（参考訳）: 超高感度固体有機分子マイクロ波量子受信機
- Authors: Bo Zhang, Yuchen Han, Hong-Liang Wu, Hao Wu, Shuo Yang, Mark Oxborrow, Qing Zhao, Yue Fu, Weibin Li, Yeliang Wang, Dezhi Zheng, Jun Zhang,
- Abstract要約: 受信機の感度は6.14$pm$ 0.17 fT/$sqrtrmHz$が3桁を超える。
このスキームは複雑な制御パルスを使わずに他の固体スピン系に拡張することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.908611760678019
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-accuracy microwave sensing is widely demanded in various fields, ranging from cosmology to microwave quantum technology. Quantum receivers based on inorganic solid-state spin systems are promising candidates for such purpose because of the stability and compatibility, but their best sensitivity is currently limited to a few pT/$\sqrt{\rm{Hz}}$. Here, by utilising an enhanced readout scheme with the state-of-the-art solid-state maser technology, we develop a robust microwave quantum receiver functioned by organic molecular spins at ambient conditions. Owing to the maser amplification, the sensitivity of the receiver achieves 6.14 $\pm$ 0.17 fT/$\sqrt{\rm{Hz}}$ which exceeds three orders of magnitude than that of the inorganic solid-state quantum receivers. The heterodyne detection without additional local oscillators improves bandwidth of the receiver and allows frequency detection. The scheme can be extended to other solid-state spin systems without complicated control pulses and thus enables practical applications such as electron spin resonance spectroscopy, dark matter searches, and astronomical observations.
- Abstract（参考訳）: 高精度マイクロ波センシングは、宇宙論からマイクロ波量子技術まで、様々な分野で広く要求されている。
無機固体スピン系に基づく量子受信機は、安定性と互換性のため、そのような目的に期待できるが、その最良の感度はいくつかのpT/$\sqrt{\rm{Hz}}$に制限されている。
ここでは、最先端の固体メーザー技術を用いて、高機能な読み出し方式を利用することにより、環境条件下で有機分子スピンによって機能する堅牢なマイクロ波量子受信機を開発する。
メーザー増幅により、受信機の感度は6.14$\pm$ 0.17 fT/$\sqrt{\rm{Hz}}$となり、これは無機固体量子受信機よりも3桁を超える。
追加のローカル発振器のないヘテロダイン検出は受信機の帯域幅を改善し、周波数検出を可能にする。
このスキームは複雑な制御パルスを使わずに他の固体スピン系に拡張することができ、電子スピン共鳴分光法、暗黒物質探索法、天文学的な観測などの実用的な応用が可能になる。
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