論文の概要: Broadband Relaxation Dynamics of Boron-Vacancy Centers in Hexagonal Boron Nitride

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.16786v1
• Date: Tue, 22 Jul 2025 17:31:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-23 21:34:14.225511
• Title: Broadband Relaxation Dynamics of Boron-Vacancy Centers in Hexagonal Boron Nitride
• Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素中のホウ素空孔中心の広帯域緩和ダイナミクス
• Authors: Abhishek Bharatbhai Solanki, Yueh-Chun Wu, Hamza Ather, Priyo Adhikary, Aravindh Shankar, Ian Gallagher, Xingyu Gao, Owen M. Matthiessen, Demid Sychev, Alexei Lagoutchev, Tongcang Li, Yong P. Chen, Vladimir M. Shalaev, Benjamin Lawrie, Pramey Upadhyaya,
• Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素(mathrmhBN$)の負電荷のホウ素空孔センター(mathrmV_B-$)は、量子センシングの潜在的な応用に注目されている。 本研究では, 温度15～250ドルK, 磁場7～250ドルTに対するmathrmV_B-$中心のスピン緩和ダイナミクスについて検討した。 この結果は,2次元スピン欠陥プラットフォームに基づく高磁場サブテラヘルツ量子センサへの道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.196460338924602
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The negatively charged boron vacancy center ($\mathrm{V_B^-}$) in hexagonal boron nitride ($\mathrm{hBN}$) has attracted attention for its potential applications in quantum sensing. While GHz-scale sensing at low magnetic fields has been demonstrated with these defects, their behavior at high fields remains largely unexplored. We investigate the spin relaxation dynamics of $\mathrm{V_B^-}$ centers over temperatures of $15-250$ K and magnetic fields of up to $7$ T, corresponding to a ground-state splitting of $\sim 200$ GHz. Our results uncover distinct relaxation regimes, transitioning from spin-spin-interaction-driven and disorder-induced stretched exponential dynamics at low temperatures and fields to relaxation dominated by single-phonon processes at elevated magnetic fields. We extract temperature- and magnetic-field-dependent scaling behaviors of the relaxation rate to provide a quantitative picture of the interactions between $\mathrm{V_B^-}$ centers and their environment. Our results pave the way towards high-field, sub-terahertz quantum sensors based on two-dimensional spin-defect platforms.
• Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素中の負電荷のホウ素空孔中心(\mathrm{V_B^-}$)は、量子センシングにおける潜在的な応用に注目されている。 これらの欠陥により、低磁場でのGHzスケールのセンシングが実証されているが、高磁場での挙動はほとんど解明されていない。 温度が15-250$K、磁場が7ドルTである場合、スピン緩和のダイナミクスを$\mathrm{V_B^-}$中心で調べ、$\sim 200$ GHzの基底状態分裂に対応する。 本研究は,スピンスピン相互作用により誘導される,低温および磁場下での伸張指数ダイナミクスから高磁場下での単一フォノン過程に支配される緩和へと移行した緩和機構を明らかにする。 緩和速度の温度および磁場依存性のスケーリング挙動を抽出し, $\mathrm{V_B^-}$ Center とそれらの環境との相互作用の定量的な画像を提供する。 この結果は,2次元スピン欠陥プラットフォームに基づく高磁場サブテラヘルツ量子センサへの道を開いた。

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