ダイヤモンド窒素－空孔（NV）中心は次世代の量子センサとして注目されている。本研究では、多周波数マイクロ波（MW）に用いることで、異なる電子スピン共鳴周波数を有するNV中心の電子スピン状態を独立かつ同時に制御する、「多周波数MW制御量子センシング技術」を提案し、実験的に実証することに成功した。その結果、本研究で提案した多周波数MW制御法が、磁場や温度センシングの高感度化・高機能化に非常に有効であることが示された。本手法は、あらゆる種類のパルス光検出磁気共鳴法に適用可能な汎用性の高い技術であり、NV量子センサの発展に大きく寄与すると期待される。
Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond have been promising candidate for realizing next-generation quantum sensors. In this study, we propose and demonstrate "the multi-frequency microwave(MW)-controlled quantum sensing technique" where electronic spin states of NV centers with different electronic spin resonance frequencies are individually and simultaneously manipulated using multi-frequency MWs. As a result, it is found that the multi-frequency MW-controlled quantum sensing technique enables us to improve the measurement sensitivities of vector magnetic field and temperature. This result clearly shows that the multi-frequency MW-controlled quantum sensing technique contributes to the development of quantum sensors using NV centers, because this technique is applicable to various type of pulse sequences for quantum sensing.

研究種目 : 基盤研究 (B) (一般)
研究期間 : 2018～2020
課題番号 : 18H01502
研究分野 : 量子エレクトロニクス