論文の概要: Quantum sensing with arbitrary frequency resolution via correlation measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.12134v1
- Date: Wed, 16 Apr 2025 14:48:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-17 14:38:35.462180
- Title: Quantum sensing with arbitrary frequency resolution via correlation measurements
- Title（参考訳）: 相関測定による任意の周波数分解能を用いた量子センシング
- Authors: Jungbae Yoon, Keyuan Zhong, Guoqing Wang, Boning Li, Donghun Lee, Paola Cappellaro,
- Abstract要約: 本稿では,量子センサを用いた高周波数スペクトル分解能を実現する新しいプロトコルを提案する。
本手法は,センサのダイナミックレンジをシステムのRabi周波数よりも高めに拡張する。
我々のアプローチは磁場の振幅に関してより頑健に機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.280448226898464
- License:
- Abstract: Achieving high-frequency spectral resolution with quantum sensors, while crucial in fields ranging from physical to biological sciences, is challenging due to their finite coherence time. Here, we introduce a novel protocol that achieves this goal by measuring phase correlations of AC magnetic fields using ensembles of NV centers. Our method extends the sensing dynamic range to frequencies higher than the system's Rabi frequency while achieving arbitrary frequency resolution, limited only by the target field coherence time. Moreover, our approach operates more robustly with respect to the magnetic field's amplitude. Thanks to this robustness, our protocol allows the application of more $\pi$-pulses in pulse sequences such as CPMG, enabling the decoupling of a broader range of frequency noise. The higher harmonics generated in this process continue to act as a part of the signal, ultimately improving the frequency resolution. This method paves the way for achieving arbitrary frequency resolution with improved performances, making it highly versatile for quantum sensing applications across diverse scientific fields.
- Abstract（参考訳）: 量子センサーによる高周波数スペクトル分解能を実現することは、物理科学から生物科学まで幅広い分野において重要であるが、その有限コヒーレンス時間のために困難である。
本稿では,NV中心のアンサンブルを用いて交流磁場の位相相関を測定することで,この目標を達成する新しいプロトコルを提案する。
本手法は,対象フィールドのコヒーレンス時間のみに制限された任意の周波数分解能を達成しつつ,センサダイナミックレンジをシステムのRabi周波数より高い周波数まで拡張する。
さらに、磁場の振幅に関して、より頑健に動作する。
このロバスト性により、CPMGのようなパルス列により$\pi$-pulssを適用でき、広帯域の周波数ノイズを分離することができる。
この過程で生じる高調波は信号の一部として働き続け、最終的に周波数分解能が向上する。
この手法は、より優れた性能で任意の周波数分解能を達成する方法であり、様々な科学分野にわたる量子センシング応用に非常に多用途である。
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