論文の概要: Massively multiplexed nanoscale magnetometry with diamond quantum sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11666v2
- Date: Sun, 25 Aug 2024 17:22:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-27 12:42:21.392334
- Title: Massively multiplexed nanoscale magnetometry with diamond quantum sensors
- Title（参考訳）: ダイヤモンド量子センサを用いた大規模多重ナノスケール磁力計
- Authors: Kai-Hung Cheng, Zeeshawn Kazi, Jared Rovny, Bichen Zhang, Lila Nassar, Jeff D. Thompson, Nathalie P. de Leon,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心はナノスケールセンシングに広く利用されている。
我々は、複数の単一のNVセンタを同時に読み取ることができる多重化されたNVセンシングプラットフォームを設計し、実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14277663283573688
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Single nitrogen vacancy (NV) centers in diamond have been used extensively for high-sensitivity nanoscale sensing, but conventional approaches use confocal microscopy to measure individual centers sequentially, limiting throughput and access to non-local physical properties. Here we design and implement a multiplexed NV sensing platform that allows us to read out many single NV centers simultaneously using a low-noise camera. Using this platform, we coherently manipulate and read out the spin states of hundreds of individual NV centers in parallel, achieving comparable magnetic field sensitivity to confocal measurements. We also implement a parallelized version of spin-to-charge-conversion readout for low NV center spin state readout noise and use it to demonstrate multiplexed covariance magnetometry, in which we measure six two-point magnetic field correlators from four NV centers simultaneously. The number of correlators we can measure is limited only by the available laser power, opening the door to massively multiplexed covariance magnetometry. Our platform significantly increases the throughput and broadens the applications of nanoscale sensing using diamond quantum sensors.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の単一窒素空孔(NV)中心は高感度ナノスケールセンシングに広く用いられているが、従来の手法では共焦点顕微鏡を用いて個々の中心を逐次測定し、スループットを制限し、非局所的な物理的特性にアクセスしている。
ここでは,低ノイズカメラを用いて多数のNVセンターを同時に読み取ることのできる多重化NVセンシングプラットフォームの設計と実装を行う。
このプラットフォームを用いて、数百の個々のNV中心のスピン状態を並列に操作・読み出し、共焦点測定に匹敵する磁場感度を実現する。
また、低NV中心スピン状態読み出し雑音に対するスピン・チャージ・コンバージョン・リードアウトの並列化版を実装し、これを多重共分散磁気メトリーとして使用し、同時に4つのNV中心から6つの2点磁場相関器を計測した。
測定できる相関器の数は、利用可能なレーザーパワーによってのみ制限され、扉を非常に多重化された共分散磁気メトリーに開放する。
我々のプラットフォームはスループットを大幅に向上させ、ダイヤモンド量子センサを用いたナノスケールセンシングの応用を拡大する。
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