金刚石中氮空位自旋系综在脉冲域传感的最优控制
量子物理
2022-08-31 v1 应用物理
生物物理
光学
摘要
固态材料中的缺陷为量子传感提供了理想且稳健的平台。为提供最大灵敏度，需要大量承载相干量子态的非相互作用缺陷的系综。由于宏观样品中缺陷能级与任何控制场的空间变化，此类系综的控制具有挑战性。本工作中，我们通过实验证明可利用 Floquet 理论与最优控制优化方法，高效且相干地控制适合传感的大型缺陷系综。我们将方法实验应用于多达 4 10 个金刚石中氮空位（NV）中心的自旋系综。通过考虑系统物理并在优化中显式包含超精细相互作用，我们设计了成形微波控制脉冲，在应用于温度或磁场传感时可优于常规（-）脉冲，潜在灵敏度提升介于 11% 至 78% 之间。通过对系综行为的动力学建模，我们阐明了系综系统的物理行为，并提出了进一步改进的新路径。
引用
@article{arxiv.2101.10049,
title = {Optimal control of a nitrogen-vacancy spin ensemble in diamond for sensing in the pulsed domain},
author = {Andreas F. L. Poulsen and Joshua D. Clement and James L. Webb and Rasmus H. Jensen and Kirstine Berg-Sørensen and Alexander Huck and Ulrik Lund Andersen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.10049},
year = {2022}
}