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Quantum Metrology with Strongly Interacting Spin Systems

机译：Quantum Metrologology具有强烈互动的自旋系统

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Quantum metrology is a powerful tool for explorations of fundamental physical phenomena and applications in material science and biochemical analysis. While in principle the sensitivity can be improved by increasing the density of sensing particles, in practice this improvement is severely hindered by interactions between them. Here, using a dense ensemble of interacting electronic spins in diamond, we demonstrate a novel approach to quantum metrology to surpass such limitations. It is based on a new method of robust quantum control, which allows us to simultaneously suppress the undesired effects associated with spin-spin interactions, disorder, and control imperfections, enabling a fivefold enhancement in coherence time compared to state-of-the-art control sequences. Combined with optimal spin state initialization and readout directions, this allows us to achieve an ac magnetic field sensitivity well beyond the previous limit imposed by interactions, opening a new regime of high-sensitivity solid-state ensemble magnetometers.
机译：量子计量是一种强大的工具，用于探索物理现象和材料科学和生化分析的应用。虽然原则上，通过增加感测颗粒的密度可以提高灵敏度，在实践中，这种改进是严重阻碍了它们之间的相互作用。在这里，使用钻石中的互动电子旋流的密集集合，我们展示了一种新的量子计量方法来超越这些限制。它基于一种新的鲁棒量子控制方法，它允许我们同时抑制与旋转自旋相互作用，疾病和控制缺陷相关的不期望的效果，从而实现与最先进的相干时间中的五倍增强控制序列。结合优化的旋转状态初始化和读出方向，这使我们能够达到相互作用施加的前一个限制的交流磁场灵敏度，打开一个新的高灵敏度固态合奏磁力计的新制度。

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