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量子物理学：ダイヤモンド中の窒素–空孔中心の集団におけるスピンスクイージング
Nature 646, 8083 doi: 10.1038/s41586-025-09524-8
スピンスクイーズド状態は、量子力学的相関の構造をいかに制御して計測学的に有用なエンタングルメントを生成できるかに関する将来性ある例を提供する。こうしたスクイーズド状態は、光共振器内の原子から捕捉されたイオン結晶まで、さまざまな量子系で実証されてきた。対照的に、固体材料中のスピン集団は実用的センサーとして多くの利点を持つにもかかわらず、スピンスクイージングなどの標的を定めたエンタングルメントを生成するのに十分な精度での制御には至っていない。今回我々は、固体スピン系におけるスピンスクイージングを実験的に実証したことを報告する。我々の実験は、室温でダイヤモンド中の窒素–空孔色中心からなる強く相互作用する集団で行われたもので、相関のないスピンの雑音を下回るスクイージング（−0.50 ± 0.13 dB）が、窒素–空孔中心同士の間の固有の磁気双極子–双極子相互作用によって生成されている。我々は、固体スピン系におけるスクイージングを生成・検出するために、いくつかの難題を克服した。第一に、相互作用で可能になる雑音分光法を使用して、スピン確率分布を直接分解することなく今回の系における量子射影雑音を評価する手法を開発した。第二に、スピン欠陥の乱雑な配置がスピンスクイージングの生成を著しく制限することに留意して、窒素–空孔中心の比較的乱れていない部分集団のダイナミクスを分離することを目的とした一対の戦略を実行した。今回の結果は、固体中の光活性スピンの巨視的集団を使用するエンタングルメント増強計測への道を開く。
