論文の概要: Coherent Control of Nanoscale Nuclear Spin Ensembles in the Spin Noise Regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.09310v1
• Date: Fri, 10 Apr 2026 13:20:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-13 17:57:53.879317
• Title: Coherent Control of Nanoscale Nuclear Spin Ensembles in the Spin Noise Regime
• Title（参考訳）: スピンノイズレジームにおけるナノスケール核スピンアンサンブルのコヒーレント制御
• Authors: Ana Martin, Roberto Rizzato, Carlos Munuera-Javaloy, Dileep Singh, Dominik B. Bucher, Jorge Casanova,
• Abstract要約: 固体のスピン欠陥は、ナノスケールで核スピンを検出する重要なツールとして現れている。 高周波(RF)照射によるアクティブな核スピン制御は、標準的なスピンノイズ検出には不要であることが多いが、多次元ナノスケールNMRのような高度なプロトコルには必須である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin defects in solids, such as the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond, have emerged as a key tool for detecting nuclear spins at the nanoscale. While active nuclear spin control via radio-frequency (RF) irradiation is often unnecessary for standard spin-noise detection, it becomes essential for advanced protocols like multidimensional nanoscale NMR. In this work, we investigate nuclear spin control using correlation spectroscopy techniques. We demonstrate, both theoretically and experimentally, that the resulting nuclear spin dynamics depend critically on the initial RF phase and its orientation relative to the NV crystalline axis. Depending on these parameters, identical nuclear rotations can yield full, partial, or even vanishing contrast in the NV readout. These findings highlight a previously underappreciated aspect of spin manipulation in the spin-noise regime: the link between the phase and direction of the applied RF field and its direct impact on correlation-based experiments. Consequently, imperfect calibration of these parameters can lead to ambiguous signal contrasts and misinterpretation of the underlying nuclear spin dynamics. Our results provide deeper insight into nanoscale spin control and pave the way toward reliable multidimensional spin resonance experiments.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のような固体のスピン欠陥は、ナノスケールで核スピンを検出する重要なツールとして現れている。 高周波(RF)照射によるアクティブな核スピン制御は、標準的なスピンノイズ検出には不要であることが多いが、多次元ナノスケールNMRのような高度なプロトコルには必須である。 本研究では,相関分光法による核スピン制御について検討する。 我々は、理論上も実験上も、核スピンのダイナミクスは初期RF相とNV結晶軸に対するその配向に決定的に依存することを示した。 これらのパラメータにより、同一の核回転は、NVの読み出しにおいて完全な、部分的、あるいは消えるコントラストをもたらす。 これらの知見は、スピンノイズ状態におけるスピン操作の未熟な側面、すなわち、印加されたRF磁場の位相と方向のリンクと、相関に基づく実験への直接的影響を浮き彫りにした。 その結果、これらのパラメータの不完全な校正は、基礎となる核スピンダイナミクスの曖昧な信号コントラストと誤解釈につながる可能性がある。 この結果は,ナノスケールスピン制御の深い洞察を与え,信頼性の高い多次元スピン共鳴実験への道を開いた。

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