Fugu-MT 論文翻訳(概要): Quantum Relaxometry Under Continuous Wave Excitation

論文の概要: Quantum Relaxometry Under Continuous Wave Excitation

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.07697v1
Date: Fri, 07 Aug 2026 18:39:54 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-08-11 19:16:36.480119
Title: Quantum Relaxometry Under Continuous Wave Excitation
Title（参考訳）: 連続波励起下における量子リラクサメトリー
Abstract要約: 本稿では,周波数領域で動作する連続波量子緩和プロトコルを提案する。本プロトコルは,ナノダイアモンドにおける定量緩和度に基づくセンシングを可能にする。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Quantum relaxometry is one of the most successful applications of nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond and, more broadly, solid-state spin qubits, enabling ultrasensitive detection of magnetic noise and paramagnetic species via measurements of the spin-lattice relaxation time $T_1$. Conventional pulsed protocols, however, probe $T_1$ efficiently only over a limited temporal range, which restricts the scope and throughput of the technique. Here we introduce a continuous-wave quantum relaxometry protocol that operates in the frequency domain. By measuring the frequency response of the optically detected magnetic resonance signal under low-frequency microwave amplitude modulation, we extract $T_1$ from the characteristic response time of the spin system. The method enables efficient $T_1$ measurements spanning more than three orders of magnitude -- directly demonstrated from 60 $μ$s to 200 ms in our experiments -- across a broad temperature range and under substantial ensemble inhomogeneity. We further show that this protocol enables quantitative relaxometry-based sensing in nanodiamonds, achieving a substantial speed-up over the pulsed methods and offering a practical approach to optimizing nanodiamond size for enhanced sensitivity.
Abstract（参考訳）: 量子緩和法は、ダイヤモンドおよびより広義の固体スピン量子ビットにおける窒素空孔(NV)中心の最も成功した応用の1つであり、スピン格子緩和時間$T_1$の測定により、磁気ノイズと常磁性種の超感度検出を可能にする。しかし、従来のパルスプロトコルでは、T_1$は時間範囲が限られており、技術の範囲とスループットが制限される。本稿では,周波数領域で動作する連続波量子緩和プロトコルを提案する。低周波マイクロ波振幅変調の下で検出された磁気共鳴信号の周波数応答を測定することにより、スピン系の特性応答時間から$T_1$を抽出する。この方法では、60$μ$sから200msという3桁以上の効率の良いT_1$測定が可能であり、広い温度範囲で、相当なアンサンブルの不均一性の下で直接的に実証される。さらに,本プロトコルは,ナノダイアモンドの定量的リラクソメトリに基づくセンシングを可能にし,パルス法よりも大幅に高速化し,高感度化のためにナノダイアモンドサイズを最適化するための実用的なアプローチを提供する。

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