論文の概要: Measurement of a quantum system using spin-mechanical conversion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.02507v1
- Date: Tue, 03 Mar 2026 01:37:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-04 21:38:10.594908
- Title: Measurement of a quantum system using spin-mechanical conversion
- Title（参考訳）: スピン・メカニカル変換を用いた量子系の計測
- Authors: A. A. Wood, D. S. Rice, T. Xie, F. H. Cassells, R. M. Goldblatt, T. Delord, G. Hétet, A. M. Martin,
- Abstract要約: スピンのアンサンブル上の量子測定を、スピン-メカニカルカップリングによってホスト粒子のマクロな回転に変換する。
我々は、70%以上でスピン読み出しコントラストを測定し、コヒーレントRabi発振のパルス力学的検出を実証した。
本研究は,パルス制御を用いたスピンメカニカルシステムのための興味深い新しい機会を開拓した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Levitated macroscopic particles exhibiting quantum mechanical effects are garnering increased attention as a means for precision sensing and testing quantum mechanics. Defects in diamond, such as the nitrogen-vacancy (NV) centre possess optically-addressable spins with long coherence times at room temperature and offer an intriguing system to examine quantum spin dynamics coupled to a macroscopic classical particle. In this work, we convert the outcome of a quantum measurement on an ensemble of spins into a macroscopic rotation of the host particle via spin-mechanical coupling. Following a sequence of green laser and microwave control pulses, spin-mechanical coupling between the final qubit spin state and the host particle -- an electrically-levitated diamond -- exerts a torque on the particle that deflects a weak near-infra-red laser beam. We measure spin readout contrast in excess of 70\%, and demonstrate pulsed mechanical detection of coherent Rabi oscillations, spin-echo interferometry and $T_1$-induced relaxation. We directly measure with temporal resolution the particle reorientation from a 60\,attonewton-metre spin torque induced by flipping the spins. Our results open up interesting new opportunities for levitated spin-mechanical systems using pulsed control, from improved sensing to the prospect of realising macroscopic quantum superposition states.
- Abstract（参考訳）: 量子力学的効果を示す浮上したマクロ粒子は、量子力学の精密なセンシングと試験の手段として注目を集めている。
窒素空孔(NV)中心のようなダイヤモンドの欠陥は、室温で長いコヒーレンス時間を持つ光学的に調節可能なスピンを持ち、マクロ古典粒子に結合した量子スピンのダイナミクスを調べる興味深いシステムを提供する。
本研究では,スピンのアンサンブルにおける量子測定の結果を,スピン-メカニカルカップリングによりホスト粒子のマクロな回転に変換する。
グリーンレーザーとマイクロ波制御パルスの連続に続いて、最後のクビットスピン状態と電気的に浮遊したダイヤモンドであるホスト粒子との間のスピン-メカニカル結合は、弱い近赤外レーザービームを偏向する粒子にトルクを与える。
スピン・エチョ干渉法,T_1$誘導緩和法,コヒーレント・ラビ振動のパルス機械的検出,スピン・エチョ干渉法,およびスピン・リフレクション法を用いて,70 %以上のスピン・リフレクションのコントラストを測定した。
スピンを反転させることにより誘導される60,attonewton-metreのスピントルクからの粒子再配向を時間分解能で直接測定する。
この結果から,パルス制御によるスピンメカニカルシステムのための興味深い新たな機会が開かれ,センシングが向上し,マクロな量子重畳状態の実現が期待できる。
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