論文の概要: Spin squeezing in an ensemble of nitrogen-vacancy centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14585v1
- Date: Tue, 18 Mar 2025 18:00:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 15:21:48.104283
- Title: Spin squeezing in an ensemble of nitrogen-vacancy centers in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔中心の集合体におけるスピンスクイーズ
- Authors: Weijie Wu, Emily J. Davis, Lillian B. Hughes, Bingtian Ye, Zilin Wang, Dominik Kufel, Tasuku Ono, Simon A. Meynell, Maxwell Block, Che Liu, Haopu Yang, Ania C. Bleszynski Jayich, Norman Y. Yao,
- Abstract要約: 固体スピン系におけるスピンスクイーズの最初の実験例を示す。
本研究は, 固体中の光学活性スピンのマクロアンサンブルを用いたエンタングルメント強化メロロジーへの扉を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.338826024477338
- License:
- Abstract: Spin squeezed states provide a seminal example of how the structure of quantum mechanical correlations can be controlled to produce metrologically useful entanglement. Such squeezed states have been demonstrated in a wide variety of artificial quantum systems ranging from atoms in optical cavities to trapped ion crystals. By contrast, despite their numerous advantages as practical sensors, spin ensembles in solid-state materials have yet to be controlled with sufficient precision to generate targeted entanglement such as spin squeezing. In this work, we present the first experimental demonstration of spin squeezing in a solid-state spin system. Our experiments are performed on a strongly-interacting ensemble of nitrogen-vacancy (NV) color centers in diamond at room temperature, and squeezing (-0.5 $\pm$ 0.1 dB) is generated by the native magnetic dipole-dipole interaction between NVs. In order to generate and detect squeezing in a solid-state spin system, we overcome a number of key challenges of broad experimental and theoretical interest. First, we develop a novel approach, using interaction-enabled noise spectroscopy, to characterize the quantum projection noise in our system without directly resolving the spin probability distribution. Second, noting that the random positioning of spin defects severely limits the generation of spin squeezing, we implement a pair of strategies aimed at isolating the dynamics of a relatively ordered sub-ensemble of NV centers. Our results open the door to entanglement-enhanced metrology using macroscopic ensembles of optically active spins in solids.
- Abstract（参考訳）: スピン圧縮状態は、量子力学的相関の構造をどのように制御して、メロジカルに有用な絡み合いを生み出すかという基礎的な例を提供する。
このような圧縮状態は、光学キャビティ中の原子から閉じ込められたイオン結晶まで幅広い人工量子系で実証されている。
対照的に、実用的なセンサーとして多くの利点があるにもかかわらず、固体材料のスピンアンサンブルは、スピンスクイーズのような標的の絡み合いを生成するのに十分な精度で制御されていない。
本研究は,固体スピン系におけるスピンスクイーズの実験実験である。
本実験は,NV間の磁気双極子-双極子相互作用により,ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)色中心を室温で強く相互作用させることにより,スクイーズ(-0.5 $\pm$ 0.1 dB)を発生させる。
固体スピン系のスクイージングを発生・検出するために、我々は幅広い実験と理論的な関心を持つ重要な課題を克服する。
まず, スピン確率分布を直接解決することなく, 相互作用可能なノイズスペクトルを用いて, システム内の量子射影雑音を特徴づける手法を提案する。
第二に、スピン欠陥のランダムな位置決めがスピンスクイーズの発生を著しく制限していることに注意し、相対的に順序付けられたNV中心のサブアンサンブルのダイナミクスを分離することを目的とした2つの戦略を実装した。
本研究は, 固体中の光学活性スピンのマクロアンサンブルを用いたエンタングルメント強化メロロジーへの扉を開くものである。
関連論文リスト
- Spin Squeezing of Macroscopic Nuclear Spin Ensembles [44.99833362998488]
マクロなスピンアンサンブルのスクイージングは、基礎物理学実験に有用な技術であることが証明される。
脱コヒーレンスと有限スピン偏極の存在下でのスクイージングダイナミクスを解析し、いくつかの核スピン系において7dBスピンスクイージングの実現が可能であることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-02-19T21:16:54Z) - Reservoir-engineered spin squeezing in quantum hybrid solid-state platforms [0.0]
懸濁固体浴から放出される電磁ノイズと相互作用する固体量子ビットのアンサンブル内での長時間のスピンスクイーズを生成する手法を提案する。
その結果, 固体スピン欠陥のアンサンブルにおいて, 安定状態多体絡みを発生させる手段として, 適切な条件下で安定状態スピンスキューズを行うことが可能であることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-21T02:14:33Z) - Control of an environmental spin defect beyond the coherence limit of a central spin [79.16635054977068]
電子スピンレジスタのサイズを拡大するためのスケーラブルなアプローチを提案する。
我々は, 中心NVのコヒーレンス限界外における未知電子スピンの検出とコヒーレント制御を実証するために, このアプローチを実験的に実現した。
我々の研究は、ナノスケールセンシングを推進し、誤り訂正のための相関ノイズスペクトロスコピーを有効にし、量子通信のためのスピンチェーン量子ワイヤの実現を促進するため、より大きな量子レジスタを工学的に開発する方法を開拓する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-29T17:55:16Z) - Manipulating solid-state spin concentration through charge transport [17.571298724628114]
固体スピン欠陥は、量子センサーやシミュレータを開発する上で魅力的な候補である。
高速単一光子検出器アレイと一体化した広視野撮像装置を開発した。
我々は,NV中心のT$増加を保ちながら,支配的スピン欠陥の濃度を2の因子で示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-24T16:53:28Z) - Multi-Stability in Cavity QED with Spin-Orbit Coupled Bose-Einstein
Condensate [0.0]
スピン軌道結合ボース・アインシュタイン凝縮体を含む空洞系における定常多安定現象の発生について検討した。
本研究では, キャビティ・原子系に関する従来の研究と異なり, キャビティ・フォトン数の多安定挙動の出現を示す。
擬似スピン状態の機械的消散速度を増大させることによる二次界面の出現について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-04T11:24:22Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z) - Probing dynamics of a two-dimensional dipolar spin ensemble using single
qubit sensor [62.997667081978825]
ダイヤモンド結晶表面上の電子スピンの2次元アンサンブルにおける個々のスピンダイナミクスを実験的に検討した。
この不規則に緩やかな緩和速度は、強い力学障害の存在によるものであることを示す。
我々の研究は、強く相互作用する無秩序なスピンアンサンブルにおける量子熱化の微視的研究と制御への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-21T18:00:17Z) - Dressed-state control of effective dipolar interaction between
strongly-coupled solid-state spins [1.2314765641075438]
固体スピン間の効果的な双極子結合を制御するための着衣状態アプローチを提案する。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)を強く結合した2つの中心体を用いて実験を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-15T02:58:31Z) - Quantum control of nuclear spin qubits in a rapidly rotating diamond [62.997667081978825]
固体中の核スピンは環境に弱く結合し、量子情報処理と慣性センシングの魅力的な候補となる。
我々は、原子核スピンコヒーレンス時間よりも高速で1,kHzで物理的に回転するダイヤモンド中の光核スピン偏光と原子核スピンの高速量子制御を実証した。
我々の研究は、それまで到達不可能だったNV核スピンの自由を解放し、量子制御と回転センシングに対する新しいアプローチを解き放つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T03:39:36Z) - Visualizing spinon Fermi surfaces with time-dependent spectroscopy [62.997667081978825]
固体系において確立されたツールである時間依存性光電子分光法を低温原子量子シミュレーターに応用することを提案する。
1次元の$t-J$モデルの正確な対角化シミュレーションで、スピノンが非占有状態の効率的なバンド構造に出現し始めることを示す。
ポンプパルス後のスペクトル関数の依存性はスピノン間の集団的相互作用を明らかにする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-27T18:00:02Z) - Anisotropic electron-nuclear interactions in a rotating quantum spin
bath [55.41644538483948]
スピンバス相互作用は強い異方性を持ち、高速な物理的回転は長い間、固体核磁気共鳴に用いられてきた。
窒素空孔中心の電子スピンと13ドルCの核スピンとの相互作用がシステムにデコヒーレンスをもたらすことを示す。
我々の発見は、量子制御における物理回転の利用に関する新たな知見を提供し、固定されていない運動度と回転度を持つ量子系に意味を持つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-16T06:15:00Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。