論文の概要: Enhanced quantum magnetometry with a laser-written integrated photonic diamond chip
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.02478v1
- Date: Tue, 04 Feb 2025 16:53:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:56:18.688251
- Title: Enhanced quantum magnetometry with a laser-written integrated photonic diamond chip
- Title（参考訳）: レーザー励起フォトニックダイヤモンドチップによる量子磁気計測
- Authors: Yanzhao Guo, Giulio Coccia, Vinaya Kumar Kavatamane, Argyro N. Giakoumaki, Anton N. Vetlugin, Roberta Ramponi, Cesare Soci, Paul E. Barclay, John P. Hadden, Anthony J. Bennett, Shane M. Eaton,
- Abstract要約: 本稿では,ダイヤモンドに埋設した高品位レーザー導波路を用いた量子磁気計測を行った。
導波管結合型窒素空孔中心は, 原始ダイヤモンド中の窒素空孔中心と同等のスピンコヒーレンス特性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: An ensemble of negatively charged nitrogen-vacancy centers in diamond can act as a precise quantum sensor even under ambient conditions. In particular, to optimize thier sensitivity, it is crucial to increase the number of spins sampled and maximize their coupling to the detection system, without degrading their spin properties. In this paper, we demonstrate enhanced quantum magnetometry via a high-quality buried laser-written waveguide in diamond with a 4.5 ppm density of nitrogen-vacancy centers. We show that the waveguide-coupled nitrogen-vacancy centers exhibit comparable spin coherence properties as that of nitrogen-vacancy centers in pristine diamond using time-domain optically detected magnetic resonance spectroscopy. Waveguide-enhanced magnetic field sensing is demonstrated in a fiber-coupled integrated photonic chip, where probing an increased volume of high-density spins results in 63 pT.Hz$^{-1/2}$ of DC-magnetic field sensitivity and 20 pT.Hz$^{-1/2}$ of AC magnetic field sensitivity. This on-chip sensor realizes at least an order of magnitude improvement in sensitivity compared to the conventional confocal detection setup, paving the way for microscale sensing with nitrogen-vacancy ensembles.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の負電荷の窒素空孔中心のアンサンブルは、環境条件下であっても正確な量子センサーとして機能する。
特に、感度を最適化するためには、スピン特性を劣化させることなく、サンプリングされたスピンの数を増やし、検出システムへの結合を最大化することが重要である。
本稿では, 窒素空孔中心密度4.5ppmのダイヤモンドに埋設した高品質レーザー導波路を用いて, 量子磁気学の高度化を実証する。
導波管結合型窒素空孔中心は、時間領域光検出磁気共鳴分光法を用いて、プリスタンダイヤモンド中の窒素空孔中心と同等のスピンコヒーレンス特性を示すことを示す。
高密度スピンの体積増加が63 pT.Hz$^{-1/2}$の直流磁場感度と20 pT.Hz$^{-1/2}$の交流磁場感度をもたらす。
本発明のオンチップセンサは、従来の共焦点検出装置に比べて感度の少なくとも一桁の精度向上を実現し、窒素空きアンサンブルによる微小なセンシングを実現する。
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