論文の概要: Microwave-free vector magnetometry and crystal orientation determination with Nitrogen-Vacancy centers using Bayesian inference

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13835v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 19:16:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-17 16:49:26.463002
• Title: Microwave-free vector magnetometry and crystal orientation determination with Nitrogen-Vacancy centers using Bayesian inference
• Title（参考訳）: ベイズ推定を用いた非マイクロ波ベクトル磁気計測と窒素空孔中心による結晶配向決定
• Authors: Hilario Espinós, Omkar Dhungel, Arne Wickenbrock, Dmitry Budker, Ricardo Puebla, Erik Torrontegui,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔センターは、量子センシングのための固体プラットフォームを提供する。 異なる向きのNV中心間の相互緩和に基づく光学的アプローチは、この制約を除去する。 近ゼロ場における無マイクロ波ベクトル磁気学の一般的な枠組みを紹介する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.05131152350448099
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond provide a solid-state platform for quantum sensing. While optically detected magnetic resonance techniques offer high sensitivity, their reliance on microwaves introduces heating and stray electromagnetic fields that can perturb nearby samples. Optical approaches based on cross-relaxation between differently oriented NV centers remove this constraint but have so far required stringent alignment of the external field with crystallographic axes, restricting their practicality. Here we introduce a general framework for microwave-free vector magnetometry at near-zero field that leverages Bayesian inference to extract both the magnetic field vector and the NV orientation directly from photoluminescence maps. An analytical model of cross-relaxation resonances enables efficient inference under arbitrary field and orientation configurations, while naturally incorporating the discrete degeneracies of the NV symmetry. We experimentally demonstrate robust orientation determination and vector-field reconstruction, establishing a general route toward compact and alignment-free NV magnetometers for practical sensing applications.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)センターは、量子センシングのための固体プラットフォームを提供する。 光学的に検出された磁気共鳴技術は高い感度を提供するが、マイクロ波への依存は、近くのサンプルを摂動できる加熱と歪んだ電磁場をもたらす。 異なる配向NV中心間の相互緩和に基づく光学的アプローチは、この制約を除去するが、これまでは結晶軸による外部磁場の厳密なアライメントが必要であり、その実用性は制限されている。 ここでは、ベイジアン推論を利用して光ルミネッセンスマップから直接磁場ベクトルとNV配向の両方を抽出する、近ゼロ場における無マイクロ波ベクトル磁気学の一般的な枠組みを紹介する。 交叉緩和共鳴の解析モデルは、NV対称性の離散的退化を自然に取り入れながら、任意の場と向きの設定の下で効率的な推論を可能にする。 実測のための小型かつアライメントのないNV磁力計への一般的な経路を確立するため,ロバストな配向決定とベクトル場再構成を実験的に実証した。

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