論文の概要: Robust Quantum Sensing via Prethermal Spin Orbits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21057v1
• Date: Sun, 22 Mar 2026 04:51:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.213913
• Title: Robust Quantum Sensing via Prethermal Spin Orbits
• Title（参考訳）: 予熱スピン軌道によるロバスト量子センシング
• Authors: Enrico Daniel Richter, Ryan J. Smith, Brayden Glockzin, Emanuel Druga, Thomas Schenkel, Ashok Ajoy,
• Abstract要約: 本研究では, 周期駆動による集団磁化を2つの長寿命プリサーマルフロケット「軌道」軸に操る相互作用保護磁気メソメトリー手法を提案する。 ここでは, ブロードバンド(0-1kHz)磁気センサとして動作する, 結合した核スピンの密集集合を用いた原理実証実験を行う。 その結果, ブロードバンド磁場感度と内在免疫を組み合わせ, 多様な環境・制御摂動に寄与するロバスト量子センサの資源としてフロッケ予熱法が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0021757536468331165
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Practical performance of quantum sensors is often curtailed by uncontrolled environmental drift (bias-field instability, temperature fluctuations, mechanical vibration), background fields, and imperfect control pulses. This motivates developing physical mechanisms that intrinsically compensate for such perturbations while retaining high sensitivity to target fields. We introduce an interaction-protected magnetometry scheme where periodic driving steers the collective magnetization onto two long-lived, prethermal Floquet "orbit" axes well-separated on the Bloch sphere. Rapid toggling between these axes encodes target fields as a differential signal, whereas background fields appear as common-mode motion that is strongly rejected, achieving >1000-fold suppression while canceling prethermal transients. This enables accurate reconstruction of rapidly varying audio-band magnetic signals without predictive filtering or spectral tuning. We provide an experimental proof-of-principle using a dense ensemble of coupled nuclear spins, operated here as a broadband (0-1 kHz) magnetometer. The protocol is remarkably tolerant to imperfections, operating robustly across millions of pulses under pulse-angle (~10°) and pulse frequency (>1 kHz) errors, large bias-field drifts (>50 $\mathrmμ$T), temperature variations over 150 K, and harsh mechanical vibrations. These results establish Floquet prethermalization as a resource for robust quantum sensors that combines broadband magnetic-field sensitivity with intrinsic immunity to diverse environmental and control perturbations, opening a path toward stable quantum metrology beyond controlled laboratory conditions.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーの実用性能は、制御不能な環境ドリフト(バイアスフィールド不安定、温度変動、機械的振動)、背景磁場、不完全な制御パルスによって制限されることが多い。 これは、ターゲットフィールドに対する高い感度を維持しながら、本質的にそのような摂動を補う物理的メカニズムの発達を動機付けている。 本稿では, 周期駆動による集団磁化を, ブロッホ球上によく分離した2つの長寿命前熱水型フロケット「軌道」軸に操る相互作用保護磁気メトリー法を提案する。 これらの軸間のラピッド・トグルリングは、ターゲットフィールドを微分信号として符号化する一方、背景フィールドは強い拒絶される共通モード運動として現れ、予熱遷移をキャンセルしながら1000倍の抑制を達成する。 これにより、予測フィルタやスペクトルチューニングを使わずに、急速に変化するオーディオバンド磁気信号の正確な再構築が可能となる。 ここでは, ブロードバンド(0-1kHz)磁気センサとして動作する, 結合した核スピンの密集集合を用いた原理実証実験を行う。 このプロトコルは、パルス角(~10°)とパルス周波数(〜1kHz)の誤差、大きなバイアス場ドリフト(〜50$\mathrmμ$T)、150K以上の温度変化、厳密な機械的振動の下で、数百万のパルスに対して頑健に動作している。 これらの結果は、ブロードバンド磁場感度と固有の免疫とを組み合わせ、多様な環境と制御の摂動に組み合わせ、安定な量子力学への道を開く、堅牢な量子センサの資源としてフロッケ予熱法を確立した。

関連論文リスト

• Robust Noise Suppression and Quantum Sensing by Continuous Phased Dynamical Decoupling [1.4722326430563792]
  実験連続相動的疎結合(CPDD)を提案する。 CPDDは短パルスを使用しないので、限られた駆動力や高磁場での核磁気共鳴の実験に適している。 提案手法をナノスケール核磁気共鳴に応用し,量子ヘテロダイン検出と組み合わせることで,120s測定における推定信号周波数におけるマイクロヘルツ不確実性を実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-19T20:49:54Z)
• Continuous drive heterodyne microwave sensing with spin qubits in hexagonal boron nitride [5.658970628961091]
  本稿では、スピンを有効12T$の制限値に拡張する連続マイクロ波駆動に基づく制御方式を提案する。 この方式は、$eta approx 3-5 :mathrmmu T sqrtHz$の振幅感度と$eta_phi approx 0.076 :mathrmrads sqrtHz$の位相感度を達成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-24T21:24:45Z)
• In-situ-tunable spin-spin interactions in a Penning trap with in-bore optomechanics [41.94295877935867]
  本稿では,コヒーレントスピンモーションとスピンスピン相互作用強度のその場チューニングのためのオプティメカルシステムを提案する。 誘導平均場スピン沈降率の測定値を用いて,本システムの特徴付けを行う。 これらの実験は、コヒーレントと非コヒーレント相互作用強度の比のおよそ$times2$の変動を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-31T11:00:39Z)
• Multiparameter quantum sensing and magnetic communications with a hybrid dc and rf optically pumped magnetometer [41.94295877935867]
  我々は,1つのdc磁場成分と1つのRF磁場成分を同時に測定するハイブリッド光ポンピング磁気センサ(HOPM)を導入,実証する。 HOPMは、サブpT/$sqrtmathrmHz$感度をdcおよびRFフィールドの両方に対して達成し、低周波数でのスピンプロジェクションノイズと高周波数での光子ショットノイズによって感度に制限される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-27T22:17:21Z)
• Ferrimagnetic Oscillator Magnetometer [0.0]
  この装置は、電磁ジャイロ比に支配される固定された校正自由応答を示す。 この装置は、未知位相の交流磁場に対して100 fT/$sqrttextHz$の最小感度を達成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-31T15:21:57Z)
• Rotating Majorana Zero Modes in a disk geometry [75.34254292381189]
  マイクロ波超伝導体を用いて作製した薄板ディスクにおけるマヨラナゼロモードの操作について検討した。 平面内磁場印加時に発生する2階位相角モードを解析する。 零モードと励起状態の周波数独立結合により, 断熱相においても振動が持続することを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-09-08T11:18:50Z)
• Continuous-Wave Frequency Upconversion with a Molecular Optomechanical Nanocavity [46.43254474406406]
  分子空洞光力学を用いて、サブマイクロワット連続波信号の$sim$32THzでのアップコンバージョンを、周囲条件下で可視領域に示す。 この装置は、少数の分子を収容するプラズモンナノキャビティで構成されている。入射場は、集合分子振動を共鳴的に駆動し、可視ポンプレーザーに光力学的変調を印加する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-07T06:23:14Z)
• Optimal control of a nitrogen-vacancy spin ensemble in diamond for sensing in the pulsed domain [52.77024349608834]
  固体材料の欠陥は、量子センシングに理想的なプラットフォームを提供する。 このようなアンサンブルの制御は、欠陥エネルギーレベルとマクロサンプル間の任意の制御領域の両方の空間的変動のために困難である。 Floquet理論と最適制御最適化法を用いて,これらの課題を克服できることを実験的に実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-25T13:01:05Z)
• Hyper Ramsey-Bord\'e matter-wave interferometry for robust quantum sensors [0.0]
  超狭光時計遷移と複合パルスを用いた原子センサーの新世代は、量子工学の制御を非常に高精度に進めている。 本稿では,パルス長,ラビ場,デチューニング,位相ステップを調整した任意の複合レーザーパルスを導入したラムゼー・ボーデ干渉計の新バージョンを提案する。 我々は初めて、ロバストなRamsey-Bord'e と Mach-Zehnder 干渉計の新しい展開を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-07T17:47:28Z)
• Spin Entanglement and Magnetic Competition via Long-range Interactions in Spinor Quantum Optical Lattices [62.997667081978825]
  超低温物質中における空洞を介する長距離磁気相互作用と光学格子の効果について検討した。 競合シナリオを導入しながら,グローバルな相互作用がシステムの根底にある磁気特性を変化させていることが判明した。 これにより、量子情報目的のためのロバストなメカニズムの設計に向けた新しい選択肢が可能になる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-16T08:03:44Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。