論文の概要: Spin counting via projection noise measurement of mesoscopic solid-state spin ensemble
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14437v1
- Date: Fri, 12 Jun 2026 13:18:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-15 16:00:42.910314
- Title: Spin counting via projection noise measurement of mesoscopic solid-state spin ensemble
- Title（参考訳）: メソスコピック・ソリッド・ステート・スピン・アンサンブルの投影ノイズ測定によるスピンカウント
- Authors: Lorenzo Bechelli, Konstantin Herb, Laura Alicia Völker, Christian L. Degen,
- Abstract要約: 室温における窒素空洞(NV)スピン欠陥のメソスコピックアンサンブルの量子射影ノイズの直接測定を行った。
我々は,最大43スピンのナノスケールNVアンサンブルから投影ノイズの測定とスピンカウントを行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum projection noise is the fundamental noise source for the population measurement of spin ensembles. While projection-noise-limited measurements have been extensively studied in atomic systems, corresponding experiments on solid-state spin ensembles remain challenging due to dominant classical readout noise. Here, we report direct measurement of the quantum projection noise of mesoscopic ensembles of nitrogen-vacancy (NV) spin defects at room temperature. Our experiment is enabled by a high optically-detected magnetic resonance (ODMR) contrast of over 20% for a single crystallographic orientation of the defect spins, obtained by combining polarization-selective optical excitation with spin-to-charge conversion. We use our protocol to demonstrate projection noise measurements and spin counting from nanoscale NV ensembles of up to 43 spins. We further demonstrate that the protocol allows for significant gains in sensitivity for magnetometry applications without need for cryogenic operation or high bias magnetic fields.
- Abstract（参考訳）: 量子射影ノイズはスピンアンサンブルの集団計測の基本的なノイズ源である。
投射ノイズ制限の測定は原子系で広く研究されているが、古典的な読み出しノイズが支配的なため、固体スピンアンサンブルの対応する実験は難しいままである。
本稿では, 室温における窒素空洞(NV)スピン欠陥のメソスコピックアンサンブルの量子射影雑音を直接測定する。
本実験は、偏光選択光励起とスピン-電荷変換を組み合わせることにより、欠陥スピンの単一結晶配向に対して20%以上の高光検出磁気共鳴(ODMR)コントラストを実現する。
我々は,最大43スピンのナノスケールNVアンサンブルから投影ノイズの測定とスピンカウントを行う。
さらに、このプロトコルは、低温動作や高バイアス磁場を必要とせずに、磁気メトリー応用の感度を著しく向上させることができることを実証する。
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