論文の概要: Eigenframe Synchronization in Disordered Driven Quantum Ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.17026v1
- Date: Mon, 17 Aug 2026 18:23:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.09354
- Title: Eigenframe Synchronization in Disordered Driven Quantum Ensembles
- Title（参考訳）: 障害駆動量子アンサンブルにおける固有フレーム同期
- Abstract要約: アンサンブル量子センシングでは、ある波形は異なる変形を持つスピンに作用し、振幅を駆動し、超微細な環境と局所場を駆動しなければならない。
ここでは、集合アンサンブルFloquet制御の相補的な幾何学的要件を同定する: 障害実現は共通のFloquet固有フレームを共有する必要がある。
我々はこの条件を固有ベクトルに基づく同期順序パラメータと相補的フラグメンテーション距離で測定する。
- 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: Periodic driving underlies many forms of quantum control, including spin-based quantum sensing. However, in an ensemble sensor, one waveform must act on spins with different detunings, drive amplitudes, hyperfine environments, and local fields. Existing robust-control approaches to such disorder are usually framed in terms of coherence, effective Hamiltonians, filter functions, or refocusing. Here we identify a complementary geometric requirement for collective ensemble Floquet control: disorder realizations must share a common Floquet eigenframe. When this condition is met, initialization, protection, signal coupling, and readout are defined in one dressed basis, so the ensemble responds as a collective Floquet sensor rather than as an average over inequivalent driven members. We make this condition measurable with an eigenvector-based synchronization order parameter and a complementary fragmentation metric that quantify the alignment and spread of Floquet quantization axes across the ensemble. As one realization of this framework, we use a continuous counterdiabatic Floquet drive to derive synchronization criteria and predict resonance-governed breakdown at the first two low-order commensurabilities between the engineered Floquet gap and the drive modulation, with detuning and amplitude disorder producing distinct breakdown channels. Experiments on a nitrogen-vacancy (NV) ensemble in diamond verify the synchronized regime through long-lived collective oscillations, a two-dimensional disorder-robustness map, and breakdown resonances that shift with the modulation rate. Finally, we demonstrate a harmonic-free continuous-drive AC magnetometry protocol whose collective single-tone response is enabled by the synchronized Floquet eigenframe. These results establish Floquet eigenframe synchronization as a measurable condition for disorder-resilient collective control and quantum sensing.
- Abstract（参考訳）: 周期駆動はスピンベースの量子センシングを含む様々な形態の量子制御の基盤となる。
しかし、アンサンブルセンサーでは、ある波形は異なる変形のスピンに作用し、振幅を駆動し、超微細な環境と局所場を駆動しなければならない。
このような障害に対する既存の頑健な制御アプローチは、コヒーレンス、有効ハミルトニアン、フィルタ関数、再焦点の観点で表されるのが普通である。
ここでは、集合アンサンブルFloquet制御の相補的な幾何学的要件を同定する: 障害実現は共通のFloquet固有フレームを共有する必要がある。
この条件が満たされると、初期化、保護、信号結合、読み出しが1つの服装ベースで定義されるので、アンサンブルは非等価な平均上の駆動部材ではなく、集合的なフロケットセンサーとして応答する。
我々は,この条件を固有ベクトルに基づく同期順序パラメータと,Floquet量子化軸のアンサンブル間のアライメントと拡散を定量化する相補的フラグメンテーション計量で測定する。
このフレームワークの1つの実現法として、同期基準の導出と、工学的なフロケットギャップと駆動変調の2つの低次共振器における共振重畳み込みの予測に、デチューニングと振幅障害を伴い、異なる分解チャネルを生成する。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)アンサンブルの実験は、長い寿命の集合振動、二次元の無秩序性マップ、変調速度にシフトする破壊共鳴を通じて同期状態を検証する。
最後に、同期Floquet固有フレームによって一括単調応答が実現されたハーモニックフリー連続駆動AC磁力計プロトコルを実証する。
これらの結果は、障害耐性の集団制御と量子センシングのための測定可能な条件としてFloquet固有フレーム同期を確立する。
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