論文の概要: Robust microwave cavity control for NV ensemble manipulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.11425v1
• Date: Tue, 15 Oct 2024 09:24:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-16 14:01:54.651376
• Title: Robust microwave cavity control for NV ensemble manipulation
• Title（参考訳）: NVアンサンブル操作のためのロバストマイクロ波空洞制御
• Authors: Iñaki Iriarte-Zendoia, Carlos Munuera-Javaloy, Jorge Casanova,
• Abstract要約: 窒素空孔アンサンブルはマイクロ波キャビティでコヒーレントに操作できる。 マイクロ波キャビティのためのパルス整形は、外部制御とキャビティ内磁場振幅が同一でないという追加の課題を示す。 本稿では,GRAPE(Gradient Ascent Pulse Engineering)に基づく外部制御の最適化手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) center ensembles have the potential to improve a wide range of applications, including nuclear magnetic resonance spectroscopy at the microscale and nanoscale, wide-field magnetometry, and hyperpolarization of nuclear spins via the transfer of optically induced NV polarization to nearby nuclear spin clusters. These NV ensembles can be coherently manipulated with microwave cavities, that deliver strong and homogeneous drivings over large volumes. However, the pulse shaping for microwave cavities presents the added challenge that the external controls and intra-cavity field amplitudes are not identical, leading to adverse effects on the accuracy of operations on the NV ensemble. In this work, we introduce a method based on Gradient Ascent Pulse Engineering (GRAPE) to optimize external controls, resulting in robust pulses within the cavity while minimizing the effects of cavity ringings. The effectiveness of the method is demonstrated by designing both $\pi$ and $\pi/2$ pulses. These optimized controls are then integrated into a PulsePol sequence, where numerical simulations reveal a resilience to detunings five times larger than those tolerated by the sequence constructed using standard controls.
• Abstract（参考訳）: 窒素空孔(NV)中心アンサンブルは、マイクロスケールおよびナノスケールでの核磁気共鳴分光、広磁場磁気学、光学的に誘起されたNV偏光の近接核スピンクラスターへの移動による核スピンの過分極など、幅広い用途を改善する可能性がある。 これらのNVアンサンブルはマイクロ波キャビティでコヒーレントに操作することができ、大量の強い均一な駆動を実現する。 しかし,マイクロ波キャビティのパルス整形は,外部制御とキャビティ内磁場振幅が同一でないこと,NVアンサンブルの操作精度に悪影響を及ぼすことが示唆された。 本研究では,GRAPE(Gradient Ascent Pulse Engineering)に基づく外部制御の最適化手法を提案する。 この手法の有効性は、$\pi$と$\pi/2$のパルスの両方を設計することで示される。 これらの最適化されたコントロールはPulsePolシーケンスに統合され、数値シミュレーションにより、標準制御を使用して構築されたシーケンスで許容されるものよりも5倍大きなデチューニングに対するレジリエンスが明らかになる。

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