論文の概要: Isotropic Nanoscale Quantum Sensor at Room-Temperature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.26942v1
- Date: Thu, 27 Aug 2026 10:43:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-28 16:30:58.359473
- Title: Isotropic Nanoscale Quantum Sensor at Room-Temperature
- Title（参考訳）: 室温における等方性ナノスケール量子センサ
- Abstract要約: ダイヤモンド中における中性荷電窒素空洞中心(NV0)によって実現された等方性磁気センサについて報告する。
NV帯電選択蛍光で読み取ると、マイクロ秒の室温コヒーレンスと任意の磁場方向に対するナノテスラ感度を示す。
- 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: Color-center based quantum sensors provide nanoscale resolution under ambient conditions, yet their applicability remains limited. Because the quantization axes are locked to the host lattice, conventional color centers suffer severe signal loss in off-axis magnetic fields. To address this, we report an isotropic magnetometer enabled by the neutrally charged nitrogen-vacancy center (NV0) in diamond. Here, spin-to-charge dynamics yield an NV0-dark spin pair whose quantization axis dynamically aligns with the external field. Read out through NV charge-state-selective fluorescence, this system exhibits microsecond room-temperature coherence and nanotesla sensitivity for arbitrary field directions. We demonstrate alignment-free mapping of steep field gradients and single paramagnetic micro-targets, alongside isotropic readout from randomly oriented nanodiamonds. Resolving longstanding orientation constraints, this platform unlocks unrestricted nanoscale magnetometry across life sciences and quantum materials.
- Abstract（参考訳）: 色中心型量子センサーは環境条件下でナノスケールの分解能を提供するが、適用性は限られている。
量子化軸はホスト格子にロックされているため、従来の色中心はオフ軸磁場の信号損失が激しい。
これを解決するために、ダイヤモンド中における中性荷電窒素空洞中心(NV0)によって実現された等方性磁気センサを報告する。
ここで、スピン-電荷のダイナミクスは、量子化軸が外部磁場と動的に整合するNV0-ダークスピン対を生成する。
NV帯電選択蛍光で読み取ると、マイクロ秒の室温コヒーレンスと任意の磁場方向に対するナノテスラ感度を示す。
ランダムに配向したナノダイヤモンドからの等方的読み出しとともに、急勾配と単磁極マイクロターゲットのアライメントフリーマッピングを示す。
このプラットフォームは、長年にわたる配向の制約を解消し、生命科学と量子材料にまたがる非制限ナノスケール磁気学を解き放つ。
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