論文の概要: Efficient Radiofrequency Sensing with Fluorescence Encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07510v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 20:17:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:14.714157
• Title: Efficient Radiofrequency Sensing with Fluorescence Encoding
• Title（参考訳）: 蛍光符号化による高能率無線センシング
• Authors: Nicole Voce, Paul Stevenson,
• Abstract要約: 本稿では,コヒーレンス時間制約を回避するため,広く適用可能な蛍光符号化法を提案する。 我々は、直流-MHz帯の交流磁界に対するショットノイズ制限感度を示し、光励起電力により検出帯域を調整可能である。 このアプローチは量子センサを原子スケールのスペクトル分析器に変換し、即座に低周波RF通信、ゼロフィールドNMR、バイオエレクトロニクスセンシングに応用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Optically-active spin qubits have emerged as powerful quantum sensors capable of nanoscale magnetometry, yet conventional coherent sensing approaches are ultimately limited by the coherence time of the sensor, typically precluding detection in the sub-MHz regime. We present a broadly applicable fluorescence-encoding method that circumvents coherence-time constraints by transducing time-varying magnetic fields directly into modulated fluorescence signals. Using nitrogen-vacancy centers in diamond as a model system, we demonstrate shot-noise-limited sensitivity for AC magnetic fields spanning near-DC to MHz frequencies, with detection bandwidth tunable via optical excitation power. The technique captures complete spectral information in a single measurement, eliminating the need for point-by-point frequency scanning, and allows phase-sensitive multi-frequency detection with Hz-level resolution. This approach transforms quantum sensors into atomic-scale spectrum analyzers, with immediate applications for low-frequency RF communication, zero-field NMR, and bioelectronic sensing. Our approach is broadly applicable to the expanding class of optically-active spin qubits, including molecular systems and fluorescent proteins, opening new sensing regimes previously inaccessible to coherent techniques
• Abstract（参考訳）: 光学活性スピン量子ビットはナノスケールの磁気計測が可能な強力な量子センサーとして登場したが、従来のコヒーレントセンシングアプローチは最終的にセンサーのコヒーレンス時間によって制限される。 本稿では,時間変化磁場を直接変調蛍光信号に変換することで,コヒーレンス時間制約を回避する蛍光符号化手法を提案する。 ダイヤモンド中の窒素空孔中心をモデルシステムとして、直流-MHz周波数帯の交流磁場に対するショットノイズ制限感度を示し、光励起電力による検出帯域幅の調整を可能にした。 この技術は、1つの測定で完全なスペクトル情報をキャプチャし、ポイント・バイ・ポイントの周波数スキャンの必要性を排除し、Hzレベルの解像度で位相感度の多周波数検出を可能にする。 このアプローチは量子センサを原子スケールのスペクトル分析器に変換し、即座に低周波RF通信、ゼロフィールドNMR、バイオエレクトロニクスセンシングに応用する。 我々のアプローチは、分子システムや蛍光タンパク質を含む光活性スピン量子ビットの増大するクラスに広く適用でき、これまでコヒーレント技術に到達できなかった新しいセンシング機構を開拓する。

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