論文の概要: A Coherence-Protection Scheme for Quantum Sensors Based on Ultra-Shallow Single Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.00180v2
- Date: Tue, 21 Jan 2025 19:41:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-23 13:29:21.346857
- Title: A Coherence-Protection Scheme for Quantum Sensors Based on Ultra-Shallow Single Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の超低速単一窒素空洞を用いた量子センサのコヒーレンス検出方式
- Authors: Anton Pershin, András Tárkányi, Vladimir Verkhovlyuk, Viktor Ivády, Adam Gali,
- Abstract要約: 超浅層1ナノメートル深部NV中心のスピンコヒーレンス時間は, 室温のスピンフォノン制限状態付近で12ドルCの高密度ダイヤモンドで著しく向上できることを示す。
我々のプロトコルは、ナノスケールでベクトル磁気学を確立するため、天然ダイヤモンドの深部NV中心に$sim$10ナノメートルの利点がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Recent advances in the engineering of diamond surfaces make it possible to stabilize the charge state of 7-30 nanometers deep nitrogen-vacancy (NV) quantum sensors in diamond and to remove the charge noise at the surface principally. However, it is still a challenge to simultaneously increase the action volume of the quantum sensor by placing NV centers 0.5-2 nanometers deep and to maintain their favorable spin coherence properties which are limited by the magnetic noise from the fluctuating nuclear spins of the surface termination of diamond. Here we show by means of first principles simulations that leveraging the interplay of the surface-induced strain and small constant magnetic fields, the spin coherence times of the ultra-shallow 1-nanometer deep NV center can be significantly enhanced near the spin-phonon limited regime at room temperature in $^{12}$C enriched diamonds. We demonstrate that our protocol is beneficial to $\sim$10-nanometers deep NV centers in natural diamond too where the variable coherence properties of the center to the direction of the small constant magnetic fields establish vector magnetometry at the nanoscale.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド表面の工学の進歩により、ダイヤモンド中の7-30ナノメートルの深い窒素空洞(NV)量子センサーの電荷状態を安定させ、主に表面の電荷ノイズを取り除くことができる。
しかし、NV中心を0.5-2ナノメートルの深さに配置することで、同時に量子センサの作用量を増加させることや、ダイヤモンドの表面終端の変動する核スピンからの磁気ノイズによって制限されたスピンコヒーレンス特性を維持することは、依然として困難である。
ここでは, 表面誘起ひずみと微小定磁場の相互作用を利用した第1原理シミュレーションにより, 超浅層1ナノメートル深部NV中心のスピンコヒーレンス時間を, 室温のスピンフォノン制限状態付近で, より高めることができることを示した。
このプロトコルは, ナノスケールのベクトル磁気学において, 微小定磁場方向への中心のコヒーレンス特性が変化する自然ダイヤモンドの深部NV中心に対して有益であることを示す。
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