論文の概要: High-Sensitivity Optical Detection of Electron-Nuclear Spin Clusters in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08474v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 17:14:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.236766
• Title: High-Sensitivity Optical Detection of Electron-Nuclear Spin Clusters in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の電子核スピンクラスターの高感度光検出
• Authors: Louis Chambard, Alrik Durand, Julien Voisin, Maxime Perdriat, Vincent Jacques, Gabriel Hétet,
• Abstract要約: 室温でダイヤモンド中の窒素空孔中心(NV中心)によって偏光されたスピンアンサンブルを用いた高感度核磁気共鳴(NMR)を行う。 近距離ショットノイズ制限光ルミネッセンス検出と高度に均一な磁場により、複数のスピンクラスターから生じる鋭いNMR特性を解明する。 結果は、現在高価な核磁気共鳴システムに依存している動的偏光のアンサンブル測定や、最近提案された核スピンジャイロスコープに関係している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We perform sensitive nuclear magnetic resonance (NMR) with spin ensembles which are polarized by nitrogen vacancy centers (NV centers) in diamond at room-temperature. With a near shot-noise-limited photoluminescence detection and a highly uniform magnetic field, we resolve sharp NMR features arising from multiple spin clusters. In particular, we investigate the coupling between nuclear spins and NV centers in the neutral and negatively charged states. Further, we perform high precision NMR and coherent control of families of carbon 13 nuclear spin ensembles in the $m_s$=0 level of the NV ground state. Applying an off-axis magnetic field reveals the various sites associated with the otherwise degenerate couplings of the carbon 13 sites around the NV electronic spin providing access to all the hyperfine tensor components. Last, we observe spectroscopic signatures of pairs of nuclear spins coupled to the same NV center. These results are relevant for ensemble measurements of dynamical polarization that currently rely on expensive nuclear magnetic resonance systems as well as for recently proposed nuclear spin gyroscopes.
• Abstract（参考訳）: 室温でダイヤモンド中の窒素空孔中心(NV中心)によって偏光されるスピンアンサンブルを用いた高感度核磁気共鳴(NMR)を行う。 近距離ショットノイズ制限光ルミネッセンス検出と高度に均一な磁場により、複数のスピンクラスターから生じる鋭いNMR特性を解明する。 特に、中性および負電荷状態における核スピンとNV中心のカップリングについて検討する。 さらに,NV基底状態の$m_s$=0レベルで,炭素13核スピンアンサンブルの高精度NMRとコヒーレント制御を行う。 オフ軸磁場を適用すると、NV電子スピンの周囲の炭素13部位の縮退結合に関連する様々な部位が、すべての超微細なテンソル成分にアクセスできる。 最後に、同じNV中心に結合した一対の核スピンの分光的シグネチャを観察した。 これらの結果は、現在高価な核磁気共鳴システムに依存している動的偏光のアンサンブル測定や、最近提案された核スピンジャイロスコープに関係している。

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