ダイヤモンド中のアンサンブルNV 中心でのドレスト状態生成によるコヒーレンス時間の長時間化

摘要

ダイヤモンド中の窒素―空孔（NV）中心の電子スピンは、長いコヒーレンス時間（T_2~*やT_2）を有することから、量子センサや量子情報素子への応用が期待されている。量子センサの感度は、コヒーレンス時間（DC磁場測定ではT_2~*、 AC磁場測定ではT_2）とNV 中心の濃度の積の平方根に反比例する。つまりT_2~*やT_2 が長く、かつNV 中心の個数が多いほどNV 量子センサの感度は高くなる。そこで我々は、単一NV 中心においてAulter-Towns Splitting(ATS)法により生成されたドレスト状態のT_2が2 桁以上長時間化したことに着目し、多数のNV 中心からなるアンサンブル系（濃度: 1×10~(16) cm~(-3)）におけるドレスト状態の生成と、DC 磁場感度向上に重要となるT_2~*の長時間化に向けた研究を行った。まず、アンサンブルNV 中心におけるドレスト状態の生成を行った。Fig. 1(a)にドレスト状態生成のための2809.1MHz のドライブ波を照射していない時（黒）、及び照射している時（赤）のアンサンブルNV 中心の光学的磁気共鳴検出スペクトルを示す。その結果、ATS 法によるアンサンブル系でのドレスト状態の生成に成功した。また、ドレスト状態を生成していない時のT_2~*測定を行い、T2* ～ 1 μs を得た (Fig. 1(b)) 。本講演では、アンサンブルNV 中心におけるドレスト状態の生成とT_2~*の長時間化について発表する。本研究は、科研費（15H05868,16H06326）、Q-LEAP、京大化研共同研究拠点(2019-102)の支援を得た。