論文の概要: Spin Squeezing Enhanced Quantum Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Center Qutrits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.15324v3
• Date: Thu, 23 Jan 2025 15:16:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-24 19:43:21.588813
• Title: Spin Squeezing Enhanced Quantum Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Center Qutrits
• Title（参考訳）: 窒素空力中心量子トリットを用いたスピンスクイージング強化量子磁気量計
• Authors: L. Gassab, Ö. E. Müstecaplıoğlu,
• Abstract要約: 量子磁気学における量子スピンスクイーズの有用性を探求し,ダイヤモンド中の3レベル窒素空洞(NV)中心に焦点をあてる。 以上の結果から,クエトリットとスピンスクイーズを併用すると,デフォーカス効果に制約された磁力測定精度が向上することが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We explore the utility of quantum spin squeezing in quantum magnetometry, focusing on three-level (qutrit) Nitrogen-Vacancy (NV) centers within diamond, utilizing a standard Ramsey interferometry pulse protocol. Our investigation incorporates the effects of dephasing and relaxation on NV centers' dynamics during Ramsey measurements, modeled via the Lindblad quantum master equation. We conduct a comparative analysis between the metrological capabilities of a single NV center and a pair of NV centers, considering Quantum Fisher Information both with and without spin squeezing. The quantum correlations between NV centers are assessed through the evaluation of the Kitagawa-Ueda spin squeezing parameter within a two-level manifold. Additionally, parallel calculations are conducted using a two-level model (qubit) for NV centers. Our findings reveal that leveraging qutrits and spin squeezing yields enhanced magnetometric precision, albeit constrained by dephasing effects. Nevertheless, even in the absence of dynamical decoupling methods to mitigate environmental noise, strategic timing of squeezing and free evolution can sustain the advantages of qutrit-based magnetometry.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,標準的なラムゼー干渉法パルスプロトコルを用いて,ダイヤモンド中の3レベル(量子)窒素空洞(NV)中心に着目し,量子磁気学における量子スピンスクイーズの有用性について検討する。 本研究は, リンドブラッド量子マスター方程式を用いてモデル化したラムゼー測度におけるNV中心のダイナミクスに対する脱落と緩和の効果を取り入れたものである。 我々は,1つのNV中心と1対のNV中心の計量的能力の比較分析を行い,スピンスクイーズを伴わない量子フィッシャー情報について検討した。 二次元多様体内の北川-上田スピンスクイーズパラメータの評価により,NV中心間の量子相関性を評価する。 さらに、NV中心のための2レベルモデル(キュービット)を用いて並列計算を行う。 以上の結果から,クエトリットとスピンスクイーズを併用すると,デフォーカス効果に制約された磁力測定精度が向上することが明らかとなった。 それでも、環境騒音を緩和する動的デカップリング法がなくても、スクイーズと自由進化の戦略的タイミングは、クォートベースの磁気メトリーの利点を維持できる。

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