Bias-Field-Free Operation of Nitrogen-Vacancy Ensembles in Diamond for Accurate Vector Magnetometry
Notice bibliographique
Résumé
Accurate measurement of vector magnetic fields is critical for applications including navigation, geoscience, and space exploration. Nitrogen-vacancy ( <a:math xmlns:a="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <a:mrow> <a:mrow> <a:mi mathvariant="normal">N</a:mi> </a:mrow> </a:mrow> </a:math> <d:math xmlns:d="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <d:mrow> <d:mi mathvariant="normal">V</d:mi> </d:mrow> </d:math> ) center spin ensembles offer a promising solution for high-sensitivity vector magnetometry, as their different orientations in the diamond lattice measure different components of the magnetic field. However, the bias magnetic field typically used to separate signals from each <g:math xmlns:g="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <g:mrow> <g:mrow> <g:mi mathvariant="normal">N</g:mi> </g:mrow> </g:mrow> </g:math> <j:math xmlns:j="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <j:mrow> <j:mi mathvariant="normal">V</j:mi> </j:mrow> </j:math> orientation introduces inaccuracy from drifts in permanent magnets or coils. Here, we present a novel bias-field-free approach that labels the <m:math xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <m:mrow> <m:mrow> <m:mi mathvariant="normal">N</m:mi> </m:mrow> </m:mrow> </m:math> <p:math xmlns:p="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <p:mrow> <p:mi mathvariant="normal">V</p:mi> </p:mrow> </p:math> orientations via the direction of the microwave (MW) field in a variable-pulse-duration Ramsey sequence used to manipulate the spin ensemble. Numerical simulations demonstrate the possibility to isolate each orientation’s signal with subnanotesla accuracy in most terrestrial fields, even without precise MW field calibration, at only a moderate cost to sensitivity. We also provide proof-of-principle experimental validation, observing relevant features that evolve as expected with the applied magnetic field. Looking forward, by removing a key source of drift, the proposed protocol lays the groundwork for future deployment of <s:math xmlns:s="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <s:mrow> <s:mrow> <s:mi mathvariant="normal">N</s:mi> </s:mrow> </s:mrow> </s:math> <v:math xmlns:v="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <v:mrow> <v:mi mathvariant="normal">V</v:mi> </v:mrow> </v:math> magnetometers in high-accuracy or long-duration missions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».