論文の概要: Blueprint for Diamond Magnetometry: Unraveling Quantum Dephasing of Nitrogen-Vacancy Center Ensembles in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14318v3
• Date: Sat, 11 Jan 2025 08:43:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-14 14:22:19.290345
• Title: Blueprint for Diamond Magnetometry: Unraveling Quantum Dephasing of Nitrogen-Vacancy Center Ensembles in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド磁気計の青写真:ダイヤモンド中の窒素・原子空力中心の量子デファリング
• Authors: Jixing Zhang, Cheuk Kit Cheung, Michael Kuebler, Magnus Benke, Mathis Brossaud, Andrej Denisenko, Ruoming Peng, Jens Anders, Emilio Corcione, Cristina Tarín Sauer, Andrew M. Edmonds, Matthew Markham, Kazuo Nakamura, Hitoshi Sumiya, Shinobu Onoda, Junichi Isoya, Chen Zhang, Joerg Wrachtrup,
• Abstract要約: 窒素空孔(NV)中心アンサンブルを持つダイヤモンドは、最も有望な固体量子プラットフォームの一つである。 本研究では,NV中心アンサンブルにおける電子スピンの劣化を定量的に測定する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1656640798702687
• License:
• Abstract: Diamonds with nitrogen-vacancy (NV) center ensembles are one of the most promising solid-state quantum platforms for various sensing applications. The combination of a long spin dephasing time ($T_2^*$) and a high NV center concentration is crucial for pushing the sensitivity limits. In this work, we propose a systematic measurement approach to quantify the electron spin dephasing in NV center ensembles and analyze the contributions of various sources to the dephasing time, including NV-NV interactions, strain and electric field distributions, $^{13}$C nuclear spins, and P1 electron spins. Our method is validated using a series of high-performance diamond samples, providing a comprehensive understanding of dephasing mechanisms and revealing correlations between NV concentration and different dephasing sources. Based on these insights, we further evaluate and propose strategies to improve the achievable sensitivity limits for DC magnetic field measurements.
• Abstract（参考訳）: 窒素空孔(NV)中心アンサンブルを持つダイヤモンドは、様々なセンシング用途において最も有望な固体量子プラットフォームの一つである。 高いNV中心濃度と長いスピン脱落時間(T_2^*$)の組み合わせは、感度限界を押し上げる上で重要である。 本研究では,NV中心アンサンブル中の電子スピンの定量化と,NV-NV相互作用,ひずみおよび電界分布,$^{13}$C核スピン,P1電子スピンなど,さまざまなソースのデフォーカス時間への寄与を分析するための系統的な測定手法を提案する。 本手法は, 一連の高性能ダイヤモンド試料を用いて評価し, 脱落機構の包括的理解とNV濃度と異なる脱落源との相関を明らかにする。 これらの知見に基づき、直流磁界測定の達成可能な感度限界を改善するための戦略をさらに評価し、提案する。

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