論文の概要: Universal Reconstruction of Complex Magnetic Profiles with Minimum Prior Assumptions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18882v1
- Date: Thu, 28 Nov 2024 03:15:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-02 15:18:56.413073
- Title: Universal Reconstruction of Complex Magnetic Profiles with Minimum Prior Assumptions
- Title（参考訳）: 前提条件を最小に設定した複素磁気プロファイルの普遍的再構成
- Authors: Changyu Yao, Yinyao Shi, Ji-In Jung, Zoltan Vaci, Yizhou Wang, Zhongyuan Liu, Yue Yu, Chuanwei Zhang, Sonia Tikoo-Schantz, Chong Zu,
- Abstract要約: 計測された磁場から磁場量を再構成するための,新しい,効率的なGPUベースの手法を提案する。
現実的な実験条件下での多種多様な磁性構造をシミュレーションし,本手法の有効性を検証した。
本研究では,月の岩盤からの磁場マップの探索に本手法を適用した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.949608179381002
- License:
- Abstract: Understanding the intricate magnetic structures of materials is crucial for the advancements in material science, spintronics, and geology. Recent developments of quantum-enabled magnetometers, such as nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond, have enabled direct imaging of magnetic field distributions associated with a wide variety of magnetic profiles. However, reconstructing the magnetization of a sample from a measured magnetic field map poses a complex inverse problem, which can be further complicated by the presence of measurement noise, finite spatial resolution, and the sample-to-sensor distance. While magnetic field distributions are typically measured through various available imaging methods, accurately reconstructing the underlying structures from these maps remains a challenge. In this work, we introduce a novel and efficient GPU-based method for reconstructing magnetic source quantities (i.e. spatially varying magnetization density) from measured magnetic fields with minimum prior assumptions. We validate our method by simulating diverse magnetic structures under realistic experimental conditions, including multi-domain ferromagnetism and magnetic spin textures such as skyrmion, anti-skyrmion, and meron. Experimentally, we apply our technique to investigate the magnetic field maps from a lunar rock (Apollo lunar mare basalt sample 10003,184) obtained using a wide-field quantum diamond microscope. The reconstructed magnetic domains of the lunar rock are consistent with current paleomagnetic knowledge. Our approach provides a versatile and universal tool for investigating complex magnetization profiles, paving the way for future quantum sensing experiments.
- Abstract（参考訳）: 物質の複雑な磁気構造を理解することは、物質科学、スピントロニクス、地質学の進歩に不可欠である。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような量子可能な磁気センサの最近の発展は、様々な磁気プロファイルに関連する磁場分布の直接イメージングを可能にしている。
しかし、測定された磁場マップから試料の磁化を再構成することは複雑な逆問題を引き起こすため、測定ノイズ、有限空間分解能、試料-センサ間距離の存在によりさらに複雑になる可能性がある。
磁場分布は通常、様々な利用可能なイメージング手法によって測定されるが、これらの地図から基礎構造を正確に再構築することは依然として困難である。
本研究では,最小の前提条件で測定された磁場から磁場量(空間変動磁化密度)を再構成する,新しい,効率的なGPUベースの手法を提案する。
本研究では, マルチドメイン強磁性, スカイミオン, アンチ・スケミオン, メロンなどの磁気スピンテクスチャなど, 現実的な実験条件下での多様な磁性構造をシミュレーションして検証する。
実験的に,広視野量子ダイヤモンド顕微鏡を用いて得られた月の岩(アポロ月のマア玄武岩サンプル10003,184)の磁場マップを解析するために,本手法を適用した。
月の岩石の再構成された磁気領域は、現在の古磁気知識と一致している。
我々のアプローチは、複雑な磁化プロファイルを探索するための汎用的で普遍的なツールを提供し、将来の量子センシング実験への道を開く。
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