論文の概要: Engineering and Probing a One-Dimensional Dipolar Spin Ensemble in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19496v1
• Date: Wed, 16 Sep 2026 23:27:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.030752
• Title: Engineering and Probing a One-Dimensional Dipolar Spin Ensemble in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の1次元双極子スピンアンサンブルの工学と解析
• Abstract要約: 次元性は相互作用する量子系の集合的挙動を決定する上で中心的な役割を果たす。 ダイヤモンド中の準1次元スピン鎖の位置乱れを特徴付ける。 本研究は,低次元量子スピンシステムのための材料ベース経路を構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.381336969969413
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Dimensionality plays a central role in determining the collective behavior of interacting quantum systems. Engineering strongly interacting ensembles of solid-state spin defects in reduced dimensions remains a significant challenge at the interface between the applied and fundamental sciences. Here, we create and characterize a positionally disordered, quasi-one-dimensional spin chain in diamond, consisting of optically dark substitutional nitrogen defects (P1 centers) and optically addressable probe nitrogen-vacancy (NV) centers. Our approach exploits the preferential incorporation of nitrogen along step bunches formed during chemical vapor deposition to achieve both lateral and vertical confinement. Combining spatially resolved materials characterization with nanoscale quantum sensing, we establish the one-dimensional character of the optically dark, unpolarized P1 spin ensemble. We then use correlation spectroscopy to probe local spin autocorrelations and investigate infinite-temperature dipolar spin transport. Our results establish a materials-based route for engineering low-dimensional quantum spin systems.
• Abstract（参考訳）: 次元性は相互作用する量子系の集合的挙動を決定する上で中心的な役割を果たす。 還元次元における固体スピン欠陥のアンサンブルを強く相互作用する工学は、応用科学と基礎科学の界面において重要な課題である。 ここでは、光学的に暗い置換窒素欠陥(P1中心)と光学的に対応可能なプローブ窒素空洞(NV中心)からなるダイヤモンド中の準1次元スピン鎖を作製し、特徴付ける。 本手法は, 化学気相沈着時に生成した段丘に沿った窒素の優先的な取り込みを利用して, 横方向および垂直方向の閉じ込めを実現する。 空間的に解決された材料とナノスケールの量子センシングを組み合わせることで、光学的に暗く偏極のないP1スピンアンサンブルの1次元特性を確立する。 次に、相関分光法を用いて局所スピン自己相関を探索し、無限温度双極子スピン輸送を調査する。 本研究は,低次元量子スピンシステムのための材料ベース経路を構築した。

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