RU2016116860A - Гироскоп на nv-центрах в алмазе - Google Patents
Гироскоп на nv-центрах в алмазе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016116860A RU2016116860A RU2016116860A RU2016116860A RU2016116860A RU 2016116860 A RU2016116860 A RU 2016116860A RU 2016116860 A RU2016116860 A RU 2016116860A RU 2016116860 A RU2016116860 A RU 2016116860A RU 2016116860 A RU2016116860 A RU 2016116860A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- centers
- diamond
- frequency
- gyroscope
- state
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/60—Electronic or nuclear magnetic resonance gyrometers
- G01C19/62—Electronic or nuclear magnetic resonance gyrometers with optical pumping
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/04—Details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Claims (23)
1. Гироскоп на NV-центрах в алмазе, включающий алмазную пластину, источник зеленого света, оптическую систему для направления зеленого излучения на алмазную пластину, фотодетектор для детектирования флюоресценции центров окраски в алмазной пластине, оптические элементы, позволяющие направить флюоресценцию от алмазной пластины на фотодетектор, источник сверхвысокочастотного излучения излучения, источник радиочастотного излучения, источник постоянного магнитного поля, отличающийся тем, что имеет энергоэфективную микроволновую антенну, создающую сильное продольное однородное поле в полном объеме кристалла с возможностью перестройки по частоте, а также системой привязки частоты микроволнового поля к переходу в центре окраски.
2. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по п. 1, отличающийся тем, что используется алмазная пластина, в которой концентрация NV-центров лежит в диапазоне 1-100 мд, концентрация азота не более чем в 5 раз превышает концентрацию NV-центров, концентрация остальных примесей - менее 1 мд.
3. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в состав конструкции входит источник зеленого света с длиной волны от 500 нм до 580 нм лазерного или фотодиодного типа мощностью не менее 0,1 Вт и оптическая система для направления зеленого излучения на алмазную пластину и создания плотности мощности накачки не менее 10 Вт/мм2, а также фотодетектор для детектирования флюоресценции центров окраски в алмазной пластине и оптические элементы, позволяющие направить флюоресценцию от алмазной пластины на фотодетектор, причем используется фотодетектор, работающий в диапазоне 600-800 нм, имеющий полосу пропускания не менее 6 МГц, и обеспечивающий соотношение сигнал-шум на выходе не менее 60 дБ.
4. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по п. 3, отличающийся тем, что используется источник сверхвысокочастотного излучения с диапазоном частот 2.6-3 ГГц, модулируемый по амплитуде и частоте, антенна для создания СВЧ поля, выполненная таким образом, что создает магнитное поле не менее 0,3 Гс в направлении вдоль поверхности алмаза с равномерностью поля на пластине более 90%.
5. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по п. 4, отличающийся тем, что используется источник радиочастотного излучения с частотой до 10 МГц.
6. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по п. 5, отличающийся тем, что используется источник постоянного магнитного поля, позволяющий создать поле до 20 Г и имеющий температурную стабильность выше 1° в час.
7. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по п. 6, отличающийся тем, что содержит управляющую схему, которая обеспечивает формирование сигнальных последовательностей управления СВЧ, РЧ и источником оптической накачки, перестройку частоты полей, а также формирует обратную связь для исключения из сигнала посторонних внешних воздействий
8. Гироскоп на NV-центрах в алмазе по п. 7, отличающийся тем, что оптические элементы обеспечивают эффективность сбора излучения флюоресценции выше 50%.
9. Метод измерения вращения квантовым датчиком с кристаллом алмаза, содержащего систему из ансамбля NV-центров, включающий следующие этапы:
a. приведение системы из ансамбля NV-центров и окружающих ядерных спинов в состояние, чувствительное к вращению, через N>1 циклов поочередного переноса населенности с состояний с проекцией ядерного спина mI=1,-1 в состояния с проекций ядерного спина равной 0, при этом каждый цикл включает в себя следующую последовательность импульсов
i. оптический импульс продолжительностью от 300 до 1500 нс для перевода системы в состояние ms=0, и равномерным распределением mI=1,-1,0,
ii. СВЧ импульс площадью pi для перевода системы из состояния ms=0, mI=1 в состояние ms=+1, mI=1,
iii. РЧ импульс площадью pi для перевода системы из состояния ms=+1, mI=l в состояние ms=+1, mI=0,
iv. оптический импульс длительностью от 300 до 1500 нс на длине волны 532 некогерентного возбуждения, который сохраняет спиновые состояния ядра в присутствии осенаправленного внешнего магнитного поля и переводит систему в состояние ms=0, mI=-1,
v. повторение пунктов ii…iv для системы в состоянии с ms=0, mI=-l,
vi. повторение N раз пунктов ii…v, где N лежит в диапазоне от 1 до 5000 раз.
b. управление системой во время нахождения в состоянии измерения, включающее использование радиочастотных импульсов для фильтрации внешних источников шума, уменьшение влияния температуры и внешнего магнитного поля за счет проведения измерений на |-1> и |1> переходах электронного спина, а также измерения магнитного поля, при помощи кристалла алмаза;
с. считывание информации о вращении за счет измерения геометрической фазы Берри, накопленной во время измерения, за счет следующей последовательности действий
i. приложения радиочастотного импульса Pi/2 на частоте, отстроенной от частоты сверхтонкого расщепления на dF*,
ii. измерение состояние ядерного спина, посредством приложения CNOT оператора на систему электронный спин - ядерный спин, например, с помощью микроволнового импульса площадью Pi, на частоте электронного резонанса, отстроенного на величину сверхтонкого расщепления,
iii. измерение интенсивности отклика флюоресценции.
10. Метод измерения вращения по п. 9, отличающий тем, что угол поворота в зависимости от величины отклика определяется по формуле S(w)=1+R cos(A⋅F(Th)), где F - функция от угла между осью вращения и осью NV-центра.
11. Метод измерения вращения по п. 10 отличающий тем, что функция F является тригонометрической Cos, Sin.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116860A RU2661442C2 (ru) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Гироскоп на nv-центрах в алмазе |
PCT/RU2017/050029 WO2018097764A1 (ru) | 2016-11-28 | 2017-04-24 | Гироскоп на nv-центрах в алмазе |
US16/347,811 US10890448B2 (en) | 2016-11-28 | 2017-04-24 | Gyrocope based on nitrogen vacancy centers in diamond |
EP17872976.0A EP3546886A4 (en) | 2016-11-28 | 2017-04-24 | GYROSCOPE BASED ON NITROGEN EMPTY CENTERS IN DIAMOND |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116860A RU2661442C2 (ru) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Гироскоп на nv-центрах в алмазе |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016116860A true RU2016116860A (ru) | 2018-05-28 |
RU2016116860A3 RU2016116860A3 (ru) | 2018-05-28 |
RU2661442C2 RU2661442C2 (ru) | 2018-07-16 |
Family
ID=62195978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016116860A RU2661442C2 (ru) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Гироскоп на nv-центрах в алмазе |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10890448B2 (ru) |
EP (1) | EP3546886A4 (ru) |
RU (1) | RU2661442C2 (ru) |
WO (1) | WO2018097764A1 (ru) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022550046A (ja) * | 2019-10-02 | 2022-11-30 | エックス デベロップメント エルエルシー | 電子スピン欠陥に基づく磁気測定法 |
DE102019219052A1 (de) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Ermittlung der Änderung einer Orientierung im Raum eines NMR-Gyroskops sowie ein NMR-Gyroskop |
CN111568418B (zh) * | 2020-06-03 | 2023-05-26 | 中北大学 | 一种基于金刚石nv色心用于心磁测量的磁强计及心磁测量系统 |
CN111650543B (zh) * | 2020-06-16 | 2022-06-10 | 宿迁学院 | 一种基于金刚石nv色心的微波近场矢量测量方法 |
CN111855432B (zh) * | 2020-07-20 | 2021-03-30 | 华中科技大学 | 高温高应变率下钛合金材料应力应变曲线测试装置及方法 |
CN112083364B (zh) * | 2020-07-29 | 2023-09-08 | 奥为电子科技(南京)有限公司 | 一种微波场和温度场阵列式定量测试系统及方法 |
CN113804941B (zh) * | 2021-11-22 | 2022-08-16 | 安徽省国盛量子科技有限公司 | 基于金刚石nv色心的电流测量装置及测量方法 |
CN114441794B (zh) | 2022-04-08 | 2022-10-04 | 之江实验室 | 基于固态原子自旋几何相的光悬浮角速度测量装置与方法 |
CN116297379B (zh) * | 2023-05-25 | 2023-08-01 | 安徽省国盛量子科技有限公司 | 金刚石nv色心探测位置的确定方法及探头的制备方法 |
CN117705831B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-26 | 高速铁路建造技术国家工程研究中心 | 一种基于微波反射的量子传感器及无损检测方法 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BRPI1001938A2 (pt) * | 2010-06-07 | 2012-03-06 | Fechamentos Inteligentes Desenvolvimento De Embalagens Ltda. | Tampa funcional, passível de ser reutilizada como brinquedo lúdico em forma de blocos encaixáveis/empilháveis após o uso como elemento de vedação de embalagens |
GB201015260D0 (en) * | 2010-09-14 | 2010-10-27 | Element Six Ltd | A microfluidic cell and a spin resonance device for use therewith |
GB201107730D0 (en) * | 2011-05-10 | 2011-06-22 | Element Six Ltd | Diamond sensors, detectors and quantum devices |
GB201108644D0 (en) * | 2011-05-24 | 2011-07-06 | Element Six Ltd | Diamond sensors, detectors, and quantum devices |
EP2745360A4 (en) * | 2011-08-01 | 2015-07-08 | Univ Columbia | CONJUGATES OF NANODIAMANT AND MAGNETIC OR METALLIC PARTICLES |
JP6024026B2 (ja) * | 2011-10-14 | 2016-11-09 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | 量子処理装置 |
GB2515226A (en) * | 2012-04-13 | 2014-12-17 | Univ California | Gyroscopes based on nitrogen-vacancy centers in diamond |
EP2981839A4 (en) * | 2013-04-05 | 2017-01-25 | Research Foundation Of The City University Of New York | Method and apparatus for polarizing nuclear and electronic spins |
US9417068B2 (en) * | 2013-05-01 | 2016-08-16 | Massachusetts Institute Of Technology | Stable three-axis nuclear spin gyroscope |
CN103557855B (zh) * | 2013-11-13 | 2016-05-25 | 北京航空航天大学 | 一种色心金刚石陀螺 |
CN103743390B (zh) * | 2013-12-31 | 2016-08-17 | 北京航空航天大学 | 基于nv-色心金刚石—mems混合结构的陀螺仪及制作方法 |
US9551763B1 (en) * | 2016-01-21 | 2017-01-24 | Lockheed Martin Corporation | Diamond nitrogen vacancy sensor with common RF and magnetic fields generator |
US10168393B2 (en) * | 2014-09-25 | 2019-01-01 | Lockheed Martin Corporation | Micro-vacancy center device |
US10338162B2 (en) * | 2016-01-21 | 2019-07-02 | Lockheed Martin Corporation | AC vector magnetic anomaly detection with diamond nitrogen vacancies |
US9910105B2 (en) * | 2014-03-20 | 2018-03-06 | Lockheed Martin Corporation | DNV magnetic field detector |
US9541610B2 (en) * | 2015-02-04 | 2017-01-10 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for recovery of three dimensional magnetic field from a magnetic detection system |
US9910104B2 (en) * | 2015-01-23 | 2018-03-06 | Lockheed Martin Corporation | DNV magnetic field detector |
US10088452B2 (en) * | 2016-01-12 | 2018-10-02 | Lockheed Martin Corporation | Method for detecting defects in conductive materials based on differences in magnetic field characteristics measured along the conductive materials |
US10006973B2 (en) * | 2016-01-21 | 2018-06-26 | Lockheed Martin Corporation | Magnetometer with a light emitting diode |
GB2550809A (en) * | 2015-02-04 | 2017-11-29 | Lockheed Corp | Apparatus and method for estimating absolute axes' orientations for a magnetic detection system |
GB2562957A (en) * | 2016-01-21 | 2018-11-28 | Lockheed Corp | Magnetometer with light pipe |
WO2017127098A1 (en) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | Lockheed Martin Corporation | Diamond nitrogen vacancy sensed ferro-fluid hydrophone |
WO2017127096A1 (en) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | Lockheed Martin Corporation | Diamond nitrogen vacancy sensor with dual rf sources |
US20170343621A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Lockheed Martin Corporation | Magneto-optical defect center magnetometer |
US10274550B2 (en) * | 2017-03-24 | 2019-04-30 | Lockheed Martin Corporation | High speed sequential cancellation for pulsed mode |
US10228429B2 (en) * | 2017-03-24 | 2019-03-12 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for resonance magneto-optical defect center material pulsed mode referencing |
US10677953B2 (en) * | 2016-05-31 | 2020-06-09 | Lockheed Martin Corporation | Magneto-optical detecting apparatus and methods |
US10459041B2 (en) * | 2017-03-24 | 2019-10-29 | Lockheed Martin Corporation | Magnetic detection system with highly integrated diamond nitrogen vacancy sensor |
-
2016
- 2016-11-28 RU RU2016116860A patent/RU2661442C2/ru active IP Right Revival
-
2017
- 2017-04-24 WO PCT/RU2017/050029 patent/WO2018097764A1/ru active Application Filing
- 2017-04-24 US US16/347,811 patent/US10890448B2/en active Active
- 2017-04-24 EP EP17872976.0A patent/EP3546886A4/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3546886A4 (en) | 2020-06-24 |
US10890448B2 (en) | 2021-01-12 |
WO2018097764A1 (ru) | 2018-05-31 |
EP3546886A1 (en) | 2019-10-02 |
RU2661442C2 (ru) | 2018-07-16 |
RU2016116860A3 (ru) | 2018-05-28 |
US20190293425A1 (en) | 2019-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2016116860A (ru) | Гироскоп на nv-центрах в алмазе | |
CN110401492B (zh) | 一种基于量子效应的无线电调幅信号接收方法及调幅量子接收机 | |
US10962610B2 (en) | On-chip detection of spin states in color centers for metrology and information processing | |
US10648933B2 (en) | Methods and apparatus for optically detecting magnetic resonance | |
Olmschenk et al. | Manipulation and detection of a trapped Yb+ hyperfine qubit | |
US9726626B2 (en) | Quantum mechanical measurement device | |
US10545200B2 (en) | Simultaneous vector magnetometry with nitrogen vacancy centers in diamond or other solid-state spin sensors | |
CN109061295B (zh) | 一种近场微波谐振器谐振频率测量系统及方法 | |
Jessen et al. | Observation of quantized motion of Rb atoms in an optical field | |
US10571498B2 (en) | System for analysis of a microwave frequency signal by imaging | |
CN111474158B (zh) | 一种二维谱成像系统和二维成像方法 | |
CN112955768A (zh) | 集合固态自旋传感器的微波谐振器读出 | |
US8421455B1 (en) | Pulsed free induction decay nonlinear magneto-optical rotation apparatus | |
RU2684669C1 (ru) | Прецизионный твердотельный квантовый гироскоп непрерывного действия на базе спинового ансамбля в алмазе | |
JP7194327B2 (ja) | 磁場測定装置および磁場測定方法 | |
RU2483316C1 (ru) | Способ оптического детектирования магнитного резонанса и устройство для его осуществления | |
Haar et al. | Phase fluorometer for measurement of picosecond processes | |
Xu et al. | Velocity-selective electromagnetically-induced-transparency measurements of potassium Rydberg states | |
Ibrahim et al. | Room-temperature quantum sensing in CMOS: On-chip detection of electronic spin states in diamond color centers for magnetometry | |
US7098744B2 (en) | Method and apparatus for generating two frequencies having a frequency separation equal to the atomic frequency of an atomic species | |
EP0428924B1 (en) | Frequency detector for discriminating multi-longitudinal mode laser operation | |
CN114839695A (zh) | 一种无死区激光原子磁力测量方法与装置 | |
Lenth et al. | Frequency modulation excitation spectroscopy | |
RU2793075C2 (ru) | Гироскоп на NV-центрах в алмазе | |
RU2784201C1 (ru) | Способ измерений магнитного поля земли и квантовый магнитометр для реализации такого способа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190607 Effective date: 20190607 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191129 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20201217 |