論文の概要: Spin bath mediated long-lived coherent oscillations of NV centers in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.30146v1
• Date: Mon, 29 Jun 2026 11:22:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-30 18:07:16.203827
• Title: Spin bath mediated long-lived coherent oscillations of NV centers in diamond
• Title（参考訳）: スピン浴によるダイヤモンド中のNV中心の長時間コヒーレント振動
• Authors: Akshat Rana, Pooja Lamba, Basanta Mistri, Dieter Suter, Siddharth Dhomkar, Rama K. Kamineni,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心では、コヒーレンスの喪失はダイヤモンド格子の電子と核スピン浴によって引き起こされる。 スピン浴は、NV電子と宿主の14$N核のスピン状態が絡み合うことを示した。
• 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: Decoherence is the biggest bottleneck in all quantum technologies. For nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond, the loss of coherence is caused by the electron and nuclear spin bath of the diamond lattice. Here, we demonstrate that the spin bath - that typically causes decoherence - entangles the spin states of the NV electron and the host $^{14}$N nucleus. The many-body interaction between the $^{14}$N nucleus - electron - bath spins at an energy level anti-crossing occurring for an applied magnetic field orientation perpendicular to the NV axis is responsible for this effect. This is observed experimentally on NV ensembles via electron spin-echo measurements, where the echo envelope is modulated at the frequency of a $^{14}$N nuclear spin transition. Using numerical simulations, we show that the spin bath coupling to the NV centers is essential for observing this modulation. Due to the zero first-order Zeeman effect at the anti-crossing, the observed oscillations have long spin-echo coherence times, 2--3 times those at the parallel magnetic field orientation. The oscillation frequency is highly stable and robust against environmental fluctuations. These findings provide new opportunities for fundamental studies of many-body physics and quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: デコヒーレンス(decoherence)は、全ての量子技術において最大のボトルネックである。 ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心では、コヒーレンスの喪失はダイヤモンド格子の電子と核スピン浴によって引き起こされる。 ここでは、スピン浴(典型的には脱コヒーレンスを引き起こす)がNV電子のスピン状態と宿主の$^{14}$N核を絡めることを示した。 この効果は、NV軸に垂直な印加磁場配向に対して生じるエネルギーレベルの反交差において、$^{14}$N核-電子-浴スピン間の多体相互作用が原因である。 これは電子スピン-エチョ測定によりNVアンサンブルで実験的に観察され、エコーエンベロープは$^{14}$N核スピン遷移の周波数で変調される。 数値シミュレーションを用いて, スピン浴とNV中心とのカップリングが, この変調を観察するために重要であることを示す。 反交差におけるゼロ一階ゼーマン効果により、観測された振動は、平行磁場配向における2--3倍の長いスピン-エチョコヒーレンス時間を持つ。 振動周波数は安定であり、環境変動に対して頑丈である。 これらの発見は、多体物理学と量子センシングの基礎研究の新たな機会を提供する。

関連論文リスト

• Optical Readout of Coherent Nuclear Spins Beyond the NV Center Electron T$_1$ [0.0]
  我々は、電子スピンを再分極するための光応答パルスを導入し、その核スピンの読み出しへの影響について検討する。 アンサンブルをベースとしたセンサでは,低磁場(200G)と比較して,500Gでの励起状態の反レベル交差を6倍に改善した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-31T15:49:48Z)
• High-Fidelity Entangling Gates for Electron and Nuclear Spin Qubits in Diamond [0.0]
  ダイヤモンド中の窒素空孔中心における高速かつ高忠実な密閉ゲートの設計法を提案する。 我々は、欠陥の窒素原子の核スピンの状態に条件付けられたNV電子スピンに対処する際に、2量子ゲートの非共鳴駆動誤差の完全な抑制を予測した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-18T08:07:55Z)
• Spin-orbit torque on nuclear spins exerted by a spin accumulation via hyperfine interactions [49.1574468325115]
  本稿では、フェルミ接触と双極子相互作用からなる超微細結合が、核スピンに作用するスピン軌道トルクの応用を仲介できることを実証する。 スピン密度の平衡成分と非平衡成分に対する反応は、磁場のような成分と減衰のような成分を持つ核上のトルクである。 この核スピン軌道トルクは、核磁気モーメントを、大きさと方向で安定化制御し、核スピントロニクスを実現するためのステップである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-21T08:05:23Z)
• Computational Insights into Electronic Excitations, Spin-Orbit Coupling Effects, and Spin Decoherence in Cr(IV)-based Molecular Qubits [63.18666008322476]
  効率的な分子量子ビットの化学設計を支援することを目的としたCr(IV)系分子の鍵となる性質に関する知見を提供する。 一軸ゼロフィールドスプリッティング(ZFS)パラメータの符号は、すべての考慮された分子に対して負であることが判明した。 我々は、53ドルCr核スピンと13C核スピンと1H核スピンとの(超)超微細結合を定量化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-01T01:23:10Z)
• Tunable Gyromagnetic Augmentation of Nuclear Spins in Diamond [0.0]
  この研究は、暗黒核スピンの高速量子制御を実装できる状態を特定する。 室温で長寿命のスピン量子ビットの迅速な制御に関するさらなる調査の基礎を築いている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-09-28T06:14:51Z)
• Quantum control of nuclear spin qubits in a rapidly rotating diamond [62.997667081978825]
  固体中の核スピンは環境に弱く結合し、量子情報処理と慣性センシングの魅力的な候補となる。 我々は、原子核スピンコヒーレンス時間よりも高速で1,kHzで物理的に回転するダイヤモンド中の光核スピン偏光と原子核スピンの高速量子制御を実証した。 我々の研究は、それまで到達不可能だったNV核スピンの自由を解放し、量子制御と回転センシングに対する新しいアプローチを解き放つ。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-27T03:39:36Z)
• Anisotropic electron-nuclear interactions in a rotating quantum spin bath [55.41644538483948]
  スピンバス相互作用は強い異方性を持ち、高速な物理的回転は長い間、固体核磁気共鳴に用いられてきた。 窒素空孔中心の電子スピンと13ドルCの核スピンとの相互作用がシステムにデコヒーレンスをもたらすことを示す。 我々の発見は、量子制御における物理回転の利用に関する新たな知見を提供し、固定されていない運動度と回転度を持つ量子系に意味を持つ。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-16T06:15:00Z)
• Room Temperature Coherent Control of Spin Defects in hexagonal Boron Nitride [0.0]
  スピン状態がアクセス可能な固体の光学活性欠陥は、固体量子情報やセンシング用途の候補として有望である。 六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるホウ素空孔中心のアンサンブルのコヒーレント制御の実現 量子技術におけるファン・デル・ワールス材料の利用には,本研究の成果が重要である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-23T16:31:37Z)
• Electrically tuned hyperfine spectrum in neutral Tb(II)(Cp$^{\rm{iPr5}}$)$_2$ single-molecule magnet [64.10537606150362]
  分子電子レベルと核スピンレベルの両方を量子ビットとして用いることができる。 ドーパントを持つ固体系では、電場が核スピン量子ビットレベル間の間隔を効果的に変化させることが示されている。 この超微細スターク効果は量子コンピューティングにおける分子核スピンの応用に有用かもしれない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-31T01:48:57Z)
• Hyperfine and quadrupole interactions for Dy isotopes in DyPc$_2$ molecules [77.57930329012771]
  核スピンレベルは、磁化力学を理解し、ランタノイド系単一分子磁石における量子ビットの実装と制御において重要な役割を果たす。 アニオンDyPc$における161$Dyおよび163$Dy核の超微細および核四極子相互作用について検討した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-02-12T18:25:31Z)

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。