論文の概要: Signal amplification in a solid-state quantum sensor via asymmetric time-reversal of many-body dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14598v1
- Date: Tue, 18 Mar 2025 18:01:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 15:22:14.689377
- Title: Signal amplification in a solid-state quantum sensor via asymmetric time-reversal of many-body dynamics
- Title（参考訳）: 多体ダイナミクスの非対称時間反転による固体量子センサの信号増幅
- Authors: Haoyang Gao, Leigh S. Martin, Lillian B. Hughes, Nathaniel T. Leitao, Piotr Put, Hengyun Zhou, Nazli U. Koyluoglu, Simon A. Meynell, Ania C. Bleszynski Jayich, Hongkun Park, Mikhail D. Lukin,
- Abstract要約: 固体室温量子センサにおける多体信号増幅の実験実験について報告する。
厳密には、後方の進化時間が前方の進化時間の2倍のときに最適な増幅が起こることを観察する。
これらの観察は、顕微鏡力学の時間反転ミラー対称性に由来すると理解することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Electronic spins of nitrogen vacancy (NV) centers in diamond constitute a promising system for micro- and nano-scale magnetic sensing, due to their operation under ambient conditions, ease of placement in close proximity to sensing targets, and biological compatibility. At high densities, the electronic spins interact through dipolar coupling, which typically limits but can also potentially enhance sensing performance. Here we report the experimental demonstration of many-body signal amplification in a solid-state, room temperature quantum sensor. Our approach utilizes time-reversed two-axis-twisting interactions, engineered through dynamical control of the quantization axis and Floquet engineering in a two-dimensional ensemble of NV centers. Strikingly, we observe that the optimal amplification occurs when the backward evolution time equals twice the forward evolution time, in sharp contrast to the conventional Loschmidt echo. These observations can be understood as resulting from an underlying time-reversed mirror symmetry of the microscopic dynamics, providing key insights into signal amplification and opening the door towards entanglement-enhanced practical quantum sensing.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心の電子スピンは、環境条件下での運転、検知対象に近接した配置の容易さ、生物学的適合性により、マイクロおよびナノスケールの磁気センシングにとって有望なシステムである。
高密度では、電子スピンは双極子カップリングを介して相互作用し、通常は制限されるが、知覚性能を高める可能性がある。
本稿では,固体室温量子センサにおける多体信号増幅の実験実験について報告する。
本手法は,NV中心の2次元アンサンブルにおいて,量子化軸の動的制御とフロケ工学を用いて時間反転2軸ツイスト相互作用を利用する。
厳密には、従来のロシミトエコーと対照的に、後方の進化時間が2倍の進化時間に等しいときに、最適な増幅が起こることを観察する。
これらの観測は、顕微鏡力学の時間反転ミラー対称性から導かれるものであり、信号増幅の鍵となる洞察を与え、絡み合った実用的な量子センシングへの扉を開くことができる。
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