量子物理学：非対称多体エコーによる固体センサーの信号増幅

ダイヤモンド中の窒素–空孔中心の電子スピンは、マイクロスケールやナノスケールの磁気センシングに有望な系であり、それは、こうした系が周囲条件下で動作し、センシング対象に近接して配置させるのが容易であり、生体適合性があるからである。こうした電子スピンは、高密度では双極子結合を介して相互作用し、これは典型的にはセンシング性能を制限するが、向上させる場合もある。今回我々は、室温の固体量子センサーにおける多体信号増幅を実験的に実証したことを報告する。我々の手法は、窒素–空孔中心の二次元集団において、量子化軸の動的制御とフロケエンジニアリングを通じて操作される時間反転2軸ねじれ相互作用を用いている。我々は、逆方向発展時間が順方向発展時間の2倍に等しい場合に最適な増幅が生じることを観測した。これは、従来のロシュミットエコーとは際立って対照的である。こうした観測結果は、根底にある微視的ダイナミクスの時間反転した鏡映対称性の結果であると理解することができ、信号増幅に対する鍵となる知見と、実用的なエンタングルメント増強量子センシングの機会を提供している。

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