論文の概要: Intrinsic Vectorial Gradiometry via Quantum Control of a Spin-based Sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.21776v1
• Date: Fri, 18 Sep 2026 13:50:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-21 18:40:17.131053
• Title: Intrinsic Vectorial Gradiometry via Quantum Control of a Spin-based Sensor
• Title（参考訳）: スピン型センサの量子制御による固有ベクトル重力計
• Abstract要約: 本稿では,1つの量子センサを用いた磁場の固有時空間ベクトル勾配測定を可能にする量子制御シーケンスを提案する。 このプロトコルをダイヤモンド中の窒素空孔中心のアンサンブルで示し、機械的制御と組み合わせて高精度な差分センシングを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Gradiometry provides a versatile alternative to passive environmental shielding in quasi-static magnetometry, effectively suppressing background noise through differential signal extraction. Nevertheless, traditional implementations rely on multi-sensor architectures restricted to spatial gradients, where subtracting signals from independent detectors involves imperfect suppression of common-mode noise and artifacts, limiting their sensitivity. To overcome these limitations, we introduce a quantum control sequence that enables intrinsic temporal and spatial vectorial gradiometry of magnetic fields using a single quantum sensor. Our method provides direct access to first and higher-order derivatives of the magnetic field and extended applicability via auxiliary nuclear spin memory. We showcase this protocol on an ensemble of nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond and combine it with mechanical control to realize high-precision differential sensing. Through detailed numerical simulations, we demonstrate the performance of our scheme in two critical DC magnetometry applications: (i) vector magnetic anomaly detection and (ii) non-invasive gradiometry of neuronal action potentials.
• Abstract（参考訳）: グラディメトリーは準静磁場計における受動的環境遮蔽に代わる汎用的な代替手段を提供し、微分信号抽出による背景雑音を効果的に抑制する。 しかしながら、従来の実装では、空間勾配に制限されたマルチセンサーアーキテクチャに依存しており、独立した検出器からの信号の抽出は、一般的なモードノイズやアーティファクトの完全な抑制を伴い、感度を制限している。 これらの制限を克服するために、単一量子センサを用いた磁場の固有時空間ベクトル勾配測定を可能にする量子制御シーケンスを導入する。 本手法は、磁場の1次および高次微分への直接アクセスと補助核スピンメモリによる拡張適用性を提供する。 我々は,このプロトコルをダイヤモンド中の窒素空洞中心(NV)のアンサンブル上に展示し,それを機械的制御と組み合わせて高精度な差分センシングを実現する。 詳細な数値シミュレーションを通して,2つの臨界DCマグネトメトリー応用における提案手法の性能を実証する。 一 ベクトル磁気異常の検出及び検出 (II)神経活動電位の非侵襲的段階計測

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