論文の概要: Accurate noise spectroscopy using quantum sensing ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.16643v1
• Date: Tue, 15 Sep 2026 05:03:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.349708
• Title: Accurate noise spectroscopy using quantum sensing ensembles
• Title（参考訳）: 量子センシングアンサンブルを用いた高精度ノイズスペクトロスコピー
• Abstract要約: 本稿では,アンサンブルコヒーレンスを用いた真の音源雑音スペクトルに対する解析手法を提案する。 周波数選択性と重み付け信号の収集を両立させて,シーケンスタイミングがアンサンブルノイズスペクトロスコピーにおいて二重の役割を担っていることを示す。 本手法をダイヤモンド中の浅い窒素空孔中心のモデル系に適用し, MHz帯表面雑音のスペクトル特性について一貫した情報が得られることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 70.36032466145112
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noise spectroscopy with quantum sensors is a powerful tool for characterising the properties of the sensor environment and detecting critical magnetic phenomena. While replacing single sensors with large ensembles promises substantial gains in measurement sensitivity and field of view, the output becomes difficult to interpret when there is a variable coupling to targets across the sensing ensemble. In this work we present an analysis procedure for accessing the true source noise spectrum using ensemble coherence from dynamical decoupling measurements. We show that sequence timing plays a dual role in ensemble noise spectroscopy, setting both the frequency selectivity and the weighted collection of signal across the ensemble, and demonstrate how incorporation of the coupling distribution allows accurate parameter extraction of the noise. We apply this procedure to a model system, shallow nitrogen-vacancy centres in diamond, and show that consistent information about the spectral character of MHz-range surface noise can be obtained from two sensing ensembles featuring distinct depth distributions. Our results pave the way for using large quantum sensor ensembles for quantitative, broadband noise spectroscopy, with straightforward extension to other solid-state and molecular sensing platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子センサを用いたノイズスペクトロスコピーは、センサ環境の特性を特徴づけ、重要な磁気現象を検出する強力なツールである。 単一センサを大きなアンサンブルに置き換えると、測定感度と視野が大幅に向上するが、センシングアンサンブルを横切るターゲットに可変結合が存在する場合、出力は解釈が困難になる。 本研究では,動的デカップリング測定からアンサンブルコヒーレンスを用いて,真の音源スペクトルにアクセスするための解析手順を提案する。 周波数選択度と重み付けされた信号のアンサンブル間の信号収集の両立を図り、結合分布の組み込みによってノイズの正確なパラメータ抽出が可能であることを示す。 本手法をダイヤモンド中の浅い窒素空孔中心のモデルシステムに適用し, 深度分布の異なる2つのセンサアンサンブルから, MHz帯表面雑音のスペクトル特性について一貫した情報が得られることを示す。 以上の結果から, 量子センサアンサンブルを用いた定量的, ブロードバンドノイズスペクトロスコピーを行い, 他の固体および分子センシングプラットフォームへの直接的拡張を行った。

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