論文の概要: All-Optical Wide-Field Magnetometry with Van Der Waals Quantum Sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07899v1
- Date: Fri, 05 Jun 2026 23:17:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-09 14:42:05.52341
- Title: All-Optical Wide-Field Magnetometry with Van Der Waals Quantum Sensor
- Title（参考訳）: ファンデルワールス量子センサを用いた全光学広視野磁力計
- Authors: Feifei Zhou, Peiyan Ma, Jiajun Li, Ke Jing, Shihao Ru, Hongwei Chen, Ying Dong, Xinqing Wang,
- Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素(h$-BN)の負の帯電ホウ素空孔(V_B-$)は、ファンデルワールス格子により幅広い関心を集めている。
本稿では、V_B-$センターに基づく広視野磁力計の全光学的戦略を実験的に提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.139081579659356
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Negatively charged boron vacancy ($V_B^-$) centers in hexagonal boron nitride ($h$-BN) have attracted wide-range interests owing to their van der Waals lattice and their potentials for $in$-$situ$ quantum sensing. Here we propose and experimentally demonstrate an all-optical strategy for wide-field magnetometry based on $V_B^-$ centers. This strategy exploits the magnetically sensitive ground-state level anti-crossing (GSLAC) of $V_B^-$ centers, which induces a strong electron spin transition between $m_S = 0$ and $m_S = -1$ states, enabling microwave-free magnetic field measurement. By monitoring the shift of GSLAC feature, the external magnetic field can be precisely determined. Using this technique, we demonstrate all-optical wide-field imaging of near-field DC magnetic field distribution from current-carrying circuits over an area of around 42 $\times$ 21 $μ$m$^2$. An estimated photon shot-noise-limited sensitivity of 67.1 $μ$T/$\sqrt{\text{Hz}}$ is achieved for a single pixel, which is an approximately threefold improvement over the ODMR method, along with a spatial resolution of about 1 $μ$m per pixel. Our approach expands the applicability of $V_B^-$ centers in quantum sensing, paving the way for robust and convenient magnetometry under extreme conditions.
- Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(h$-BN)の負の帯電ホウ素空孔(V_B^-$)中心は、ファンデルワールス格子とその量子センシングのポテンシャルにより幅広い関心を集めている。
本稿では、V_B^-$センターに基づく広視野磁気計測のための全光学的戦略を実験的に提案する。
この戦略は、V_B^-$中心の磁気に敏感な地準レベルの反交差(GSLAC)を利用して、$m_S = 0$と$m_S = -1$状態の間の強い電子スピン遷移を誘導し、マイクロ波のない磁場測定を可能にする。
GSLAC特性のシフトを監視することにより、外部磁場を正確に決定することができる。
この手法を用いて,電流搬送回路の直流近傍磁場分布を,約42$\times$21$μ$m$^2$の領域で全光学的ワイドフィールド画像で示す。
推定光子ショットノイズ制限感度67.1$μ$T/$\sqrt{\text{Hz}}$は、1ピクセルあたり約1$μ$mの空間分解能とともにODMR法よりも約3倍改善された1ピクセルに対して達成される。
我々のアプローチは、量子センシングにおける$V_B^-$中心の適用性を拡大し、極端な条件下での堅牢で便利な磁気メソメトリーへの道を開く。
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