論文の概要: Quantum Imaging of Photonic Spin Texture in an OAM Beam with NV Centers in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18400v1
- Date: Tue, 25 Feb 2025 17:49:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-26 15:21:14.195307
- Title: Quantum Imaging of Photonic Spin Texture in an OAM Beam with NV Centers in Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中のNV中心を有するOAMビームにおけるフォトニックスピンテクスチャの量子イメージング
- Authors: Shoaib Mahmud, Wei Zhang, Farid Kalhor, Pronoy Das, Zubin Jacob,
- Abstract要約: フォトニックスピンテクスチャー (PST) は、光学スカイミオンやトポロジカル光学的N-不変量のような光のユニークな性質と結びついている。
ここでは、軌道角運動量(OAM)を持つビームのPSTを撮像するためのナノスケール量子センサとして、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を実証する。
我々の研究は、サブ波長スケールでの光のスピンテクスチャをキャラクタリゼーションできる量子イメージングプラットフォームの開発に繋がる可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8202443616982884
- License:
- Abstract: Photonic spin texture (PST), the spatial distribution of the spin angular momentum (SAM) of light, is connected to unique properties of light, such as optical skyrmions and topological optical N-invariants. There has been recent progress on the generation and manipulation of PST using various methodologies. However, a challenge remains for the sub-wavelength characterization of PST. Here, we demonstrate nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond as nanoscale quantum sensors for imaging the PST of a beam with orbital angular momentum (OAM). Leveraging the coherent interaction between photon spin and NV center electron spin at cryogenic temperature (77 K), and using the Hahn-Echo magnetometry technique, we experimentally demonstrate the imprinting of the PST on the quantum phase of NV centers. Our work can lead to the development of a quantum imaging platform capable of characterization of the spin texture of light at sub-wavelength scales.
- Abstract（参考訳）: 光のスピン角運動量(SAM)の空間分布であるフォトニックスピンテクスチャー(PST)は、光の特異な性質、例えば光スカイミオンやトポロジカル光学的N-不変量と結びついている。
近年,様々な手法によるPSTの生成と操作が進展している。
しかし、PSTのサブ波長特性には課題が残っている。
ここでは、軌道角運動量(OAM)を持つビームのPSTを撮像するためのナノスケール量子センサとして、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を実証する。
低温(77K)における光子スピンとNV中心電子スピンのコヒーレント相互作用を活用し,Hhn-Echoマグネトメトリー法を用いて,NV中心の量子相上のPSTのインプリントを実験的に実証した。
我々の研究は、サブ波長スケールでの光のスピンテクスチャをキャラクタリゼーションできる量子イメージングプラットフォームの開発に繋がる可能性がある。
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