論文の概要: Anomalously extended Floquet prethermal lifetimes and applications to long-time quantum sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.09028v1
- Date: Fri, 11 Oct 2024 17:46:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-30 20:26:51.488801
- Title: Anomalously extended Floquet prethermal lifetimes and applications to long-time quantum sensing
- Title（参考訳）: 異常に拡張されたフロケ予熱寿命と長期量子センシングへの応用
- Authors: Kieren A. Harkins, Cooper Selco, Christian Bengs, David Marchiori, Leo Joon Il Moon, Zhuo-Rui Zhang, Aristotle Yang, Angad Singh, Emanuel Druga, Yi-Qiao Song, Ashok Ajoy,
- Abstract要約: フラケット予熱は周期的に駆動される量子多体系で観測される。
オフ共鳴と短角励起を用いた新しい量子制御法を導入し,フロッケ前熱水寿命を大幅に延長する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7169702346435727
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Floquet prethermalization is observed in periodically driven quantum many-body systems where the system avoids heating and maintains a stable, non-equilibrium state, for extended periods. Here we introduce a novel quantum control method using off-resonance and short-angle excitation to significantly extend Floquet prethermal lifetimes. This is demonstrated on randomly positioned, dipolar-coupled, 13C nuclear spins in diamond, but the methodology is broadly applicable. We achieve a lifetime $T_2'~800 s at 100 K while tracking the transition to the prethermal state quasi-continuously. This corresponds to a >533,000-fold extension over the bare spin lifetime without prethermalization, and constitutes a new record both in terms of absolute lifetime as well as the total number of Floquet pulses applied (here exceeding 7 million). Using Laplace inversion, we develop a new form of noise spectroscopy that provides insights into the origin of the lifetime extension. Finally, we demonstrate applications of these extended lifetimes in long-time, reinitialization-free quantum sensing of time-varying magnetic fields continuously for ~10 minutes at room temperature. Our work facilitates new opportunities for stabilizing driven quantum systems through Floquet control, and opens novel applications for continuously interrogated, long-time responsive quantum sensors.
- Abstract（参考訳）: フラケット予熱は周期的に駆動される量子多体系において観測され、この系は加熱を回避し、安定で非平衡状態を長期にわたって維持する。
ここでは,Floquetの前熱寿命を大幅に延長するために,オフ共振と短角励起を用いた新しい量子制御法を提案する。
これはダイヤモンド中のランダムに位置決めされた双極子結合された13C核スピンで実証されるが、この手法は広く適用可能である。
我々は100KでT_2'〜800sの寿命を達成し、熱前状態への遷移を連続的に追跡する。
これは、前温化のない素スピン寿命の533,000倍の拡張に対応し、絶対寿命と適用されるフロッケパルスの総数(700万回を超える)の両方で新しい記録を構成している。
ラプラス・インバージョン(Laplace inversion)を用いて、寿命延長の起源を洞察する新しいノイズ分光法を開発した。
最後に, 室温で約10分間連続して, 時間変化磁場の時間的, 再初期化のない量子センシングへの応用を実演する。
我々の研究は、Floquet制御による駆動量子システムを安定化する新たな機会を促進し、連続的に疑問を呈し、長時間応答する量子センサに新しい応用を開放する。
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