論文の概要: Impact of Photoelectric Readout Noise on Magnetic Field Sensitivity of NV Centers in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20901v1
• Date: Tue, 21 Apr 2026 16:22:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.077839
• Title: Impact of Photoelectric Readout Noise on Magnetic Field Sensitivity of NV Centers in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中のNV中心の磁界感度に及ぼす誘電体リードアウトノイズの影響
• Authors: Ilia Chuprina, Genko Genov, Christoph Findler, Johannes Lang, Petr Siyushev, Fedor Jelezko,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、ナノおよびマクロスケールの磁場センシングに非常に興味がある。 最近開発されたNV中心電子スピン状態の光電対(PE)読み出しは、これらの制限を克服することを約束している。 我々は、ダイヤモンド中のNV中心を1つと1つのアンサンブルで光とPEの読み出しを用いて磁界センサを行い、感度を推定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7388859384645263
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are of great interest for nano- and macro-scale magnetic field sensing. Most sensing protocols rely on conventional optical readout, which is limited by photon shot noise. The recently developed photoelectrical (PE) readout of the NV center electron spin state promises to overcome these limitations. However, the noise of the PE readout and its influence on readout efficiency have not been thoroughly studied. In this work, we perform magnetic field sensing and estimate the sensitivity using optical and PE readout with a single and an ensemble of NV centers in diamond. We investigate the electronic noise associated with the photoelectric detection and estimate the readout efficiency, using Gaussian statistics. Our quantitative analysis shows that the Johnson-Nyquist noise-limited photoelectric magnetic field sensitivity could outperform optical measurements by an order of magnitude. This work is an essential step towards the development of on-chip magnetometers using photoelectrical detection in diamond.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、ナノおよびマクロスケールの磁場センシングに非常に興味がある。 ほとんどのセンシングプロトコルは、フォトンショットノイズによって制限される従来の光学的読み出しに依存している。 最近開発されたNV中心電子スピン状態の光電対(PE)読み出しは、これらの制限を克服することを約束している。 しかし、PE読み出しのノイズとその読み出し効率への影響は、十分に研究されていない。 本研究では,ダイヤモンド中のNV中心の1つと1つのアンサンブルを用いて,光学的およびPE的読み出しによる磁界検出を行い,感度を推定する。 本稿では、光電検出に伴う電子ノイズを調査し、ガウス統計を用いて読み出し効率を推定する。 我々の定量的分析は、ジョンソン-ナイキストノイズ制限光電場感度が、光学的測定を桁違いに上回る可能性があることを示している。 この研究は、ダイヤモンドの光電検出を用いたオンチップ磁気センサの開発に向けた重要なステップである。

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