Fugu-MT 論文翻訳(概要): Impedance-tuned microwave loop for fast, homogeneous Rabi oscillations of a dense ensemble of NV-diamond electronic spins

論文の概要: Impedance-tuned microwave loop for fast, homogeneous Rabi oscillations of a dense ensemble of NV-diamond electronic spins

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.17689v1
Date: Wed, 23 Jul 2025 16:52:49 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2025-07-24 22:33:15.09632
Title: Impedance-tuned microwave loop for fast, homogeneous Rabi oscillations of a dense ensemble of NV-diamond electronic spins
Title（参考訳）: NV-ダイアモンド電子スピンの高密度アンサンブルの高速均一Rabi発振に対するインピーダンス調整型マイクロ波ループ
Authors: Han Sae Jung, Johannes Cremer, Aoyang Zhang, Sangha Kim, Guang Yang, Ronald L. Walsworth, Donhee Ham,
Abstract要約: 我々は、40$times$40$mu m2$ダイアモンド領域に対して、1.5%の不均一な136.3MHzのNVラビ周波数を達成する。我々はNVアンサンブルを用いて30MHzの磁気信号を検出する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 4.895213792707688
License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Abstract: Obtaining a high Rabi oscillation frequency homogeneously across a spatially-extended population of nitrogen-vacancy (NV) center electronic spins in diamond is useful for efficient spin-state manipulation of the NV ensemble and in using NVs to detect ensembles of other spin species. Here, we achieve a high, homogeneous Rabi frequency for a dense NV ensemble by enhancing the microwave magnetic fields in the center region of a diamond-coupled planar metallic loop via systematic engineering that increases the microwave current driving of the loop, while avoiding off-center proximity to the loop that gives strong but inhomogeneous microwave fields. With such enhanced microwave fields at 2.55 GHz, we achieve a 136.3 MHz NV Rabi frequency with 1.5% inhomogeneity over a 40 $\times$ 40 $\mu m^{2}$ diamond area; and use the NV ensemble to detect a ~30-MHz magnetic signal, similar to a nuclear magnetic resonance signal at a tesla-scale bias magnetic field, with Hz-scale spectral resolution.
Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心電子スピンを空間的に拡張した集団で均一に高いRabi振動周波数を持つことは、NVアンサンブルの効率的なスピン状態操作や、NVを用いて他のスピン種のアンサンブルを検出するのに有用である。そこで本研究では,高密度NVアンサンブルに対する高次均一なRabi周波数を実現するため,ダイヤモンド結合型平面金属ループの中心領域におけるマイクロ波磁場を,高強度だが不均一なマイクロ波磁界を与えるループへのオフセンタ近接を回避しつつ,ループのマイクロ波電流駆動を増大させる系統工学的手法を用いて高密度NVアンサンブルを実現する。このようなマイクロ波を2.55GHzで拡張することで、40$\times$40$\mu m^{2}$ダイヤモンド領域で1.5%の不均一な136.3MHzのラビ周波数を実現し、NVアンサンブルを用いて、テラスケールのバイアス磁場における核磁気共鳴信号に似た30MHzの磁気信号を、Hzスケールのスペクトル分解能で検出する。

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