論文の概要: An instructional lab apparatus for quantum experiments with single nitrogen-vacancy centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.15759v1
- Date: Mon, 22 Jul 2024 16:10:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-23 14:11:00.961658
- Title: An instructional lab apparatus for quantum experiments with single nitrogen-vacancy centers in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の単一窒素空孔中心を用いた量子実験のための教育実験装置
- Authors: Zhiyang Yuan, Sounak Mukherjee, Aedan Gardill, Jeff D. Thompson, Shimon Kolkowitz, Nathalie P. de Leon,
- Abstract要約: ダイヤモンド中における窒素空孔(NV)中心の量子実験を行う実験装置を提案する。
我々は,NV中心の基礎物理を解説し,この装置で実施できる可能性実験の例を示す。
ここで説明する装置は、学生が典型的な実験コースの1学期以内で、実験的な制御とデータ分析ソフトウェアをスクラッチから作成することを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14993626998062629
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hands-on experimental experience with quantum systems in the undergraduate physics curriculum provides students with a deeper understanding of quantum physics and equips them for the fast-growing quantum science industry. Here we present an experimental apparatus for performing quantum experiments with single nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond. This apparatus is capable of basic experiments such as single-qubit initialization, rotation, and measurement, as well as more advanced experiments investigating electron-nuclear spin interactions. We describe the basic physics of the NV center and give examples of potential experiments that can be performed with this apparatus. We also discuss the options and inherent trade-offs associated with the choice of diamond samples and hardware. The apparatus described here enables students to write their own experimental control and data analysis software from scratch all within a single semester of a typical lab course, as well as to inspect the optical components and inner workings of the apparatus. We hope that this work can serve as a standalone resource for any institution that would like to integrate a quantum instructional lab into its undergraduate physics and engineering curriculum.
- Abstract（参考訳）: 大学院物理学のカリキュラムにおける量子システムに関する実験的な経験は、学生に量子物理学の深い理解を与え、急速に成長する量子科学産業にそれらを提供する。
ここでは, 単一窒素空孔(NV)中心をダイヤモンドで量子実験する実験装置について述べる。
この装置は、単一量子ビットの初期化、回転、測定などの基礎実験や、電子-核スピン相互作用のより高度な実験を行うことができる。
我々は,NV中心の基礎物理を解説し,この装置で実施できる可能性実験の例を示す。
また、ダイヤモンドサンプルとハードウェアの選択に関連する選択肢と固有のトレードオフについても論じる。
ここで説明した装置は、学生が典型的な実験コースの1学期以内の全てをスクラッチから独自の実験的な制御とデータ分析ソフトウェアを作成でき、また、装置の光学部品や内部動作を検査することができる。
この研究が、量子教育ラボを学部の物理学と工学のカリキュラムに統合したいすべての機関にとって、スタンドアローンのリソースとなり得ることを願っている。
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