論文の概要: Critical Sensing with Autonomous Devices: The Self-Oscillation Threshold of a Frequency-Locked NV-Centre Magnetometer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.22521v1
- Date: Fri, 24 Jul 2026 17:50:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-27 20:58:57.19774
- Title: Critical Sensing with Autonomous Devices: The Self-Oscillation Threshold of a Frequency-Locked NV-Centre Magnetometer
- Title（参考訳）: 自律装置による臨界センシング:周波数同期型NV中心磁力計の自励閾値
- Abstract要約: 周波数変調センサを用いて、プローブ周波数をスピン共鳴にロックする。
Gc = 2,Dcal/Dtrue$というしきい値条件を導出し、しきい値の計測可能な内容を特定する。
本稿では,この1つのスカラーがどの物理パラメータを識別可能かを示す識別可能性分析を行い,現実的な雑音下でのGc$の推定値を特徴付けるとともに,現在の設定について報告する。
- 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: Feedback locking of a probe frequency to a spin resonance is the standard operating mode of precision quantum sensors. Here we deliberately operate such a lock outside its stable regime: a continuous-wave nitrogen-vacancy (NV) ensemble magnetometer, frequency-modulation (FM) locked to one flank of its optically detected magnetic resonance (ODMR), is driven through the flip (period-doubling) bifurcation of its discrete feedback map by raising the software loop gain $G$. Beyond a critical gain $\Gc$ the lock becomes a self-sustained oscillator whose limit cycle is generated by the loop itself. We derive the threshold condition $\Gc = 2\,\Dcal/\Dtrue$, which identifies the measurable content of the threshold: the ratio of the transduction slope of the ODMR lock-in signal at calibration time $D_{cal}$ to its value at present $D_{true}$. We present an identifiability analysis showing which physical parameters this single scalar can and cannot distinguish, characterize the estimators of $\Gc$ under realistic noise, and report measurements on our current setup: an experimental bifurcation diagram with onset at $\Gc \approx 2$ as predicted for a self-calibrated loop, sub-threshold critical fluctuations following the predicted $\sqrt{G/(2-G)}$ divergence.
- Abstract（参考訳）: スピン共鳴に対するプローブ周波数のフィードバックロックは、精密量子センサーの標準的な動作モードである。
連続波窒素空洞磁力計(NV)、周波数変調(FM)を光学的検出磁気共鳴(ODMR)の一方の側面に固定し、ソフトウェアループを上昇させることにより、その離散的なフィードバックマップのフリップ(周期倍)分岐によって駆動する。
臨界ゲインを超える$\Gc$のロックは、ループ自体によってリミットサイクルが生成される自己持続型発振器となる。
我々は、しきい値の可測内容を特定するしきい値$\Gc = 2\,\Dcal/\Dtrue$を、キャリブレーション時間$D_{cal}$のODMRロックイン信号のトランスダクション勾配の比率$D_{true}$に導出する。
本稿では、この単一スカラーの物理的パラメータを識別し、現実的な雑音下での$\Gc$の推定を特徴付け、現在の設定について報告する: 自己校正ループの予測値として$\Gc \approx 2$のオンセットを持つ実験的分岐図、予測値$\sqrt{G/(2-G)}の発散に続くサブスレッショルド臨界変動。
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