JP6616342B2 - 磁場検出装置および方法 - Google Patents
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Description
前述と同じ系を用いてグリーンレーザーによる初期化を行い、第1NV中心,第2NV中心,第3NV中心,第4NV中心を状態|j〉にする(初期化)。
次に、第1NV中心,第2NV中心,第3NV中心,第4NV中心の各々に、共振周波数の第1マイクロ波,第2マイクロ波,第3マイクロ波,第4マイクロ波を照射し、全ての配向軸を前記x軸に直交するy軸を中心にπ/2回転させ、以下の式(19)で示す状態とする。
上述した状態から、マスター方程式に従い時間tだけターゲット磁場に相互作用させて時間発展させる。
次に、d1およびd4で特徴づけられる配向軸を持つ第1NV中心および第4NV中心は、第1マイクロ波および第4マイクロ波を第1の強度として照射し、例えばx軸周りに3π/2回転させる。一方、d2およびd3で特徴づけられる配向軸を持つ第2NV中心および第3NV中心は、第2マイクロ波および第3マイクロ波を第2の強度として照射してx軸周りにπ/2回転させる。
上述した操作の後、電子スピン状態制御部102の制御により光源112からのレーザー光を検出素子101に照射し、この結果、検出素子101から放出される光子を光子検出部105で検出すると、以下に記述される光子の状態が得られる。
Claims (3)
- ダイヤモンド格子中の炭素の置換位置に入った窒素と、この置換窒素に隣接する炭素原子が抜けた空孔との対からなる複合不純物欠陥であるNV中心を有するダイヤモンドから構成され、前記NV中心は、各々配向軸が互いに異なる第1NV中心、第2NV中心、第3NV中心、および第4NV中心を含み、前記第1NV中心の配向軸と前記第4NV中心の配向軸とは、x軸を中心に180°回転した関係にあり、前記第2NV中心の配向軸と前記第3NV中心の配向軸とは、前記x軸を中心に180°回転した関係にあり、前記NV中心における電子スピンを測定対象の磁場に相互作用させることが可能とされた検出素子と、
前記検出素子の全ての前記NV中心における電子スピンを基底状態に偏極させる電子スピン状態制御部と、
前記第1NV中心,前記第2NV中心,前記第3NV中心,および前記第4NV中心の全ての配向軸をそれぞれ前記x軸に直交するy軸を中心にπ/2回転させるように、前記第1NV中心の共振周波数の第1マイクロ波、前記第2NV中心の共振周波数の第2マイクロ波、前記第3NV中心の共振周波数の第3マイクロ波、および前記第4NV中心の共振周波数の第4マイクロ波を前記検出素子に照射する第1マイクロ波印加部と、
前記第1NV中心および前記第4NV中心の配向軸と、前記第2NV中心および前記第3NV中心の配向軸とを、前記x軸の周りに互いに異なる角度で回転させるように、第1マイクロ波および第4マイクロ波は第1の強度とし、第2マイクロ波および第3マイクロ波は前記第1の強度とは異なる第2の強度として前記検出素子に照射する第2マイクロ波印加部と、
前記検出素子にレーザー光を照射するレーザー光源と、
前記レーザー光源によりレーザー光が照射された前記検出素子の前記NV中心の電子スピンの状態を検出する電子スピン状態検出部と
を備えることを特徴とする磁場検出装置。 - 請求項1記載の磁場検出装置において、
前記電子スピン状態制御部は、前記レーザー光源により前記検出素子にレーザー光を照射して前記検出素子の前記電子スピンを|0〉に偏極させ、
前記電子スピン状態検出部は、前記レーザー光源により前記検出素子にレーザー光を照射した前記検出素子から放出される光子を検出する光子検出部である
ことを特徴とする磁場検出装置。 - ダイヤモンド格子中の炭素の置換位置に入った窒素と、この置換窒素に隣接する炭素原子が抜けた空孔との対からなる複合不純物欠陥であるNV中心を有するダイヤモンドから構成され、前記NV中心は、各々配向軸が互いに異なる第1NV中心、第2NV中心、第3NV中心、および第4NV中心を備え、前記第1NV中心の配向軸と前記第4NV中心の配向軸とは、x軸を中心に180°回転した関係にあり、前記第2NV中心の配向軸と前記第3NV中心の配向軸とは、前記x軸を中心に180°回転した関係にある検出素子の全てのNV中心における電子スピン|0〉に偏極させる電子スピン状態制御ステップと、
前記全てのNV中心における電子スピンを|0〉に偏極した後、前記第1NV中心の共振周波数の第1マイクロ波、前記第2NV中心の共振周波数の第2マイクロ波、前記第3NV中心の共振周波数の第3マイクロ波、および前記第4NV中心の共振周波数の第4マイクロ波を前記検出素子に照射し、前記第1NV中心,前記第2NV中心,前記第3NV中心,および前記第4NV中心の全ての配向軸をそれぞれ前記x軸に直交するy軸を中心にπ/2回転させる第1配向制御ステップと、
前記第1配向制御ステップの後で、前記第1NV中心,前記第2NV中心,前記第3NV中心,前記第4NV中心の各々の電子スピンを測定対象の磁場に相互作用させる相互作用ステップと、
前記相互作用ステップの後で、第1マイクロ波および第4マイクロ波は第1の強度とし、第2マイクロ波および第3マイクロ波は前記第1の強度とは異なる第2の強度として前記検出素子に照射し、前記第1NV中心および前記第4NV中心の配向軸と、前記第2NV中心および前記第3NV中心の配向軸とを、前記x軸の周りに互いに異なる角度で回転させる第2配向制御ステップと、
前記第2配向制御ステップの後で、前記検出素子にレーザー光を照射することで前記第1NV中心,前記第2NV中心,前記第3NV中心,前記第4NV中心の各電子スピンの状態を検出する電子スピン状態検出ステップと
を備えることを特徴とする磁場検出方法。
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