Osservazione diretta del rumore di proiezione quantistica anisotropo indotto dalle interazioni dipolari in un ensemble di spin allo stato solido

Abstract degli autori

Il centro azoto-vacanza (NV) nel diamante è una piattaforma di primo piano per il quantum sensing. La combinazione di una lettura al limite del rumore di proiezione quantistica e di forti interazioni dipolari promette notevoli guadagni in sensibilità. Tuttavia, accedere sperimentalmente a questo regime è rimasta una sfida di lunga data. In questo lavoro dimostriamo una lettura in grado di risolvere il rumore di proiezione quantistica in un ensemble bidimensionale di centri NV con forti interazioni. Il nostro approccio sfrutta letture ripetute tramite la memoria nucleare intrinseca di $^{15}$N dell’NV, a un campo magnetico moderato ($\sim 0.3$ T), migliorando le fedeltà di lettura di quasi un ordine di grandezza. Questo ci permette di risolvere direttamente il rumore di proiezione quantistica di uno stato coerente di spin e di osservare come le interazioni dipolari intrinseche dell’ensemble deformano per taglio questo rumore, conferendogli un profilo anisotropo. I nostri risultati aprono la strada a misure dirette della compressione dello spin e al sensing potenziato dall’entanglement allo stato solido.