論文の概要: Witnessing non-stationary and non-Markovian environments with a quantum sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.05814v1
• Date: Fri, 10 Jan 2025 09:37:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-13 15:26:17.670599
• Title: Witnessing non-stationary and non-Markovian environments with a quantum sensor
• Title（参考訳）: 量子センサを用いた非定常および非マルコフ環境の目撃
• Authors: John W. Rosenberg, Martín Kuffer, Inbar Zohar, Rainer Stöhr, Andrej Denisenko, Analia Zwick, Gonzalo A. Álvarez, Amit Finkler,
• Abstract要約: 量子センサーは、ナノスケールの磁場変動に対して例外的な感度を提供する。 本研究では,異なる雑音条件下でのラムゼー崩壊曲線を解析的に予測する物理ノイズモデルを開発する。 本研究は,ナノスケール環境下での複雑な騒音挙動を解明するための量子センサの能力を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum sensors offer exceptional sensitivity to nanoscale magnetic field fluctuations, where non-stationary effects such as spin diffusion and non-Markovian dynamics arising from coupling to few environmental degrees of freedom play critical roles. Here, we demonstrate how quantum sensors can characterize the statistical properties of noise sources, distinguishing between stationary and non-stationary behaviors, as well as Markovian and non-Markovian dynamics. Using nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond as a platform, we develop a physical noise model that analytically predicts Ramsey decay curves under different noise regimes. These predictions are experimentally validated by measuring Ramsey decay for NV centers subject to injected noise of each type. Our results showcase the capability of quantum sensors to unravel complex noise behaviors induced by nanoscale environments, shedding light on their physical origins and guiding the development of strategies to mitigate decoherence. This work deepens our understanding of noise dynamics at the nanoscale and lays the foundation for enhancing the performance and robustness of quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーは、スピン拡散や非マルコフ力学のような非定常効果が、少数の環境自由度との結合によって生じる、ナノスケールの磁場変動に対して例外的な感度を与える。 ここでは、量子センサがノイズ源の統計的特性を特徴付け、定常挙動と非定常挙動、マルコフ力学と非マルコフ力学を区別する方法を実証する。 ダイヤモンド中の窒素空孔 (NV) 中心をプラットフォームとして, 異なるノイズ条件下でのラムゼー崩壊曲線を解析的に予測する物理ノイズモデルを開発した。 これらの予測は, NV中心のラムゼイ崩壊を各タイプの注入雑音下で測定することによって実験的に検証される。 以上の結果から,ナノスケール環境によって引き起こされる複雑なノイズを解消し,物理的起源に光を当て,デコヒーレンスを緩和する戦略の開発を導く量子センサの能力を示す。 この研究はナノスケールでのノイズダイナミクスの理解を深め、量子技術の性能と堅牢性を高める基盤となる。

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