Fugu-MT 論文翻訳(概要): Depth Determination of Individual Shallow NV-Centers via Spin-Lock NMR

論文の概要: Depth Determination of Individual Shallow NV-Centers via Spin-Lock NMR

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.17734v1
Date: Mon, 20 Jul 2026 09:24:06 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-07-21 18:48:37.574019
Title: Depth Determination of Individual Shallow NV-Centers via Spin-Lock NMR
Title（参考訳）: スピンロックNMRによる個々の浅部NV中心の深さ測定
Abstract要約: 単NV深度決定の代替手法としてSpin-Lock NMRを導入する。我々はマルコフマスター方程式から定量スピンロックNMR適合関数を導出する。提案手法は,確立したXY8プロトコルと良好な一致でNV深度推定を行う。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Quantitative quantum sensing with shallow electron spins, such as those hosted by nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond, requires accurate knowledge of the spin's depth below the host material's surface. A widely used approach infers this depth from the 1H nuclear magnetic resonance (NMR) signal of immersion oil on the diamond surface that can be detected using dynamical decoupling sequences such as XY8. However, finite-width pulses make XY8 sensitive to subharmonic responses, including unwanted contributions from nearby 13C spins, and its instrument-limited spectral resolution provides only sparse sampling of the narrow 1H NMR lineshape. Here, we introduce Spin-Lock NMR as an alternative approach to single-NV depth determination. By tuning the Spin-Lock Rabi frequency to the 1H Larmor frequency, the NV probes the 1H NMR signal through the Hartmann-Hahn resonance without the harmonic ambiguities of pulsed decoupling sequences and with substantially higher instrument-limited spectral resolution. We derive a quantitative Spin-Lock NMR fit function from a Markovian master equation that directly relates the measured spectrum to the NV depth. Our approach yields NV depth estimates in excellent agreement with the established XY8-based protocol across multiple NV centers and establishes Spin-Lock NMR as a robust alternative for quantitative single-NV depth determination. To demonstrate its applicability, we employ our method to investigate the 1H nuclear spin signal that is regularly reported to be present on diamond, even in the absence of immersion oil.
Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心によってホストされるような浅い電子スピンによる量子センシングは、ホスト物質の表面下にあるスピンの深さの正確な知識を必要とする。広く使われているアプローチは、XY8のような動的疎結合配列を用いて検出できるダイヤモンド表面の浸漬油の1H核磁気共鳴(NMR)信号からこの深さを推測するものである。しかし、有限幅パルスは、近くの13Cスピンからの望ましくない寄与を含む低調波応答にXY8を敏感にする。本稿では、単NV深度決定の代替手法としてSpin-Lock NMRを導入する。スピンロックラビ周波数を1Hラーモア周波数に調整することにより、NVはパルスデカップリング配列の調和なあいまいさを伴わずにハートマン・ハーン共鳴を通じて1HNMR信号をプローブし、スペクトル分解能を大幅に高めている。我々は、測定されたスペクトルとNV深さを直接関連付けるマルコフのマスター方程式から、定量スピンロックNMR適合関数を導出した。提案手法は,複数のNV中心にまたがる確立されたXY8プロトコルと良好な一致でNV深度推定を行い,スピンロックNMRを定量的な単一NV深度決定のための堅牢な代替手段として確立する。本手法の適用性を実証するため, 浸漬油が存在しない場合でも, ダイヤモンド上に存在すると定期的に報告される1H核スピン信号について検討する。

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