論文の概要: Electrical Readout of Spin Environments in Diamond for Quantum Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.26570v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 17:33:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.23058
• Title: Electrical Readout of Spin Environments in Diamond for Quantum Sensing
• Title（参考訳）: 量子センシングのためのダイヤモンド中のスピン環境の電気的読み出し
• Authors: Olga Rubinas, Michael Petrov, Emilie Bourgeois, Jaroslav Hruby, Akhil Kuriakose, Ottavia Jedrkiewicz, Milos Nesladek,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心は、量子センシングと量子情報の鍵となるプラットフォームである。 ここでは、全電気的アプローチ、光電流二重電子共鳴(PC-DEER)を紹介する。 代用窒素(P1)とNVH中心のシグネチャを電気信号を用いて再現可能なコントラストで解決する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.016324901313561745
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centres in diamond are a key platform for quantum sensing and quantum information, combining long coherence times with controllable spin-spin interactions. Most of current quantum algorithms rely on optical access, which limit device integration and applicability in opaque or miniaturized settings. Here we demonstrate an all-electrical approach, photocurrent double electron-electron resonance (PC-DEER), permitting exploiting local dipolar interactions between individual NV spin qubits or ensembles and nearby paramagnetic defects with sub-confocal resolution. PC-DEER extends photocurrent NV readout from single-spin to spin-bath control and coherent manipulation, enabling characterization of bath-induced noise and effective deployment of noise-reduction protocols. We resolve the signatures of substitutional nitrogen (P1) and NVH centers with reproducible contrast by using electrical signals. Our results establish a scalable, optical-free spin readout strategy that bridges fundamental studies of spin environments with deployable quantum technologies, advancing the integration of diamond-based sensors into solid-state quantum devices.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、長いコヒーレンス時間と制御可能なスピンスピン相互作用を組み合わせた量子センシングと量子情報の鍵となるプラットフォームである。 現在の量子アルゴリズムのほとんどは光学アクセスに依存しており、不透明または小型設定におけるデバイス統合と適用性を制限する。 ここでは、全電的アプローチである光電流二重電子共鳴(PC-DEER)を実証し、個々のNVスピン量子ビットまたはアンサンブル間の局所双極子相互作用と、サブ共焦点分解能を持つ近傍の常磁性欠陥を利用できるようにする。 PC-DEERは単一スピンからの光電流NV読み出しをスピンバス制御とコヒーレント操作に拡張し、浴槽誘起ノイズのキャラクタリゼーションとノイズ低減プロトコルの効果的な展開を可能にする。 代用窒素(P1)とNVH中心のシグネチャを電気信号を用いて再現可能なコントラストで解決する。 本研究は,展開可能な量子技術でスピン環境の基礎研究を橋渡しし,ダイヤモンドベースのセンサを固体量子デバイスに統合する,スケーラブルで光フリーなスピンリードアウト戦略を構築した。

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