論文の概要: Efficient Detection of Statistical RF Fields at High Magnetic Field with a Quantum Sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12954v1
- Date: Mon, 17 Mar 2025 09:06:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 14:56:58.190845
- Title: Efficient Detection of Statistical RF Fields at High Magnetic Field with a Quantum Sensor
- Title（参考訳）: 量子センサを用いた高磁場における統計的RF場の検出
- Authors: Rouven Maier, Cheng-I Ho, Hitoshi Sumiya, Shinobu Onoda, Junichi Isoya, Vadim Vorobyov, Jörg Wrachtrup,
- Abstract要約: 核磁気共鳴分光法(NMR)は、化学、物質科学、神経科学など様々な分野で広く用いられている。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用いたナノスケールNMR分光法は、単スピンレベルへの前例のない感度低下により、有望なプラットフォームとして登場した。
統計的発振信号の整合化によるコヒーレント平均化を実現するための2つのプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is widely used in fields ranging from chemistry, material science to neuroscience. Nanoscale NMR spectroscopy using Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond has emerged as a promising platform due to an unprecedented sensitivity down to the single spin level. At the nanoscale, high nuclear spin polarization through spin fluctuations (statistical polarization) far outweighs thermal polarization. However, until now efficient NMR detection using coherent averaging techniques could not be applied to the detection of statistical polarization, leading to long measurement times. Here we present two protocols to enable coherent averaging of statistical oscillating signals through rectification. We demonstrate these protocols on an artificial radiofrequency signal detected with a single NV center at 2.7 T. Through this, the signal-to-noise scaling with number of measurements $N$ is improved from $N^{0.5}$ to $N^1$, improving the measurement time significantly. The relevance of rectification for the detection of statistical polarization using NV ensembles is outlined, paving the way for efficient nanoscale NMR spectroscopy.
- Abstract（参考訳）: 核磁気共鳴分光法(NMR)は、化学、物質科学、神経科学など様々な分野で広く用いられている。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用いたナノスケールNMR分光法は、単スピンレベルへの前例のない感度低下により、有望なプラットフォームとして登場した。
ナノスケールでは、スピンゆらぎ(統計偏光)による高い核スピン偏光は熱偏光よりもはるかに多い。
しかし、これまでコヒーレント平均化技術を用いた効率的なNMR検出は統計的偏光の検出には適用できず、長い測定時間に繋がった。
本稿では,統計的発振信号の整流によるコヒーレント平均化を実現するための2つのプロトコルを提案する。
これらのプロトコルは、単一のNV中心で2.7Tで検出された人工電波信号上で実証される。これにより、N$を$N^{0.5}$から$N^1$に改善し、測定時間を大幅に改善する。
NVアンサンブルを用いた統計分極検出における補正の関連性について概説し、効率的なナノスケールNMR分光法を提案する。
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