論文の概要: Experimental High-Accuracy and Broadband Quantum Frequency Sensing via Geodesic Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.19356v1
• Date: Tue, 27 Jan 2026 08:41:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-28 15:26:51.251951
• Title: Experimental High-Accuracy and Broadband Quantum Frequency Sensing via Geodesic Control
• Title（参考訳）: 測地制御による高精度・広帯域量子周波数検出の実験的検討
• Authors: Si-Qi Chen, Qi-Tao Duan, Teng Li, He Lu,
• Abstract要約: 測地制御に基づく高精度かつ広帯域の量子周波数検出プロトコルを実験的に実証した。 内在的な単一周波数応答を工学することにより、測地制御は、高調波誘起系統誤差の強い抑制を伴うバイアスのない周波数推定を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.460152496829688
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Accurate frequency estimation of oscillating signals over a broad bandwidth is a central task in quantum sensing, yet it is often compromised by spurious responses to higher-order harmonics in realistic multi-frequency environments. Here we experimentally demonstrate a high-accuracy and broadband quantum frequency sensing protocol based on geodesic control, implemented using the electron spin of a single nitrogen-vacancy center in diamond. By engineering an intrinsically single-frequency response, geodesic control enables bias-free frequency estimation with strong suppression of harmonic-induced systematic errors across a wide spectral range spanning from the megahertz to the gigahertz regime. Furthermore, by incorporating synchronized readout, we achieve millihertz-level frequency resolution under noisy signal conditions. Our results provide systematic experimental benchmarking of geodesic control for quantum frequency sensing and establish it as a practical approach for high-accuracy metrology in realistic environments.
• Abstract（参考訳）: 広帯域での発振信号の正確な周波数推定は量子センシングにおいて中心的な課題であるが、現実的なマルチ周波数環境における高次高調波に対する急激な応答によってしばしば妥協される。 本稿では,ダイヤモンド中の単一窒素空孔中心の電子スピンを用いて実装した測地制御に基づく高精度かつ広帯域量子周波数検出プロトコルを実験的に実証する。 内在的な単一周波数応答を工学することにより、測地制御は、メガヘルツからギガヘルツ体制までの広いスペクトル範囲にわたる高調波誘起系統誤差を強く抑制し、バイアスのない周波数推定を可能にする。 さらに、同期読み出しを組み込むことで、雑音信号条件下でミリヘルツレベルの周波数分解を実現する。 本研究は, 量子周波数センサのための測地制御の系統的評価を行い, 実環境における高精度気象学の実践的アプローチとして確立するものである。

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