Quantum sensing takes advantage of well controlled quantum systems for performing measurements with high sensitivity and precision. We have implemented a concept for quantum sensing with arbitrary frequency resolution, independent of the qubit probe and limited only by the stability of an external synchronization clock. Our concept makes use of quantum lock-in detection to continuously probe a signal of interest. Using the electronic spin of a single nitrogen vacancy center in diamond, we demonstrate detection of oscillating magnetic fields with a frequency resolution of 70 _Hz over a MHz bandwidth. The continuous sampling further guarantees an excellent sensitivity, reaching a signal-to-noise ratio in excess of 104 for a 170 nT test signal measured during a one-hour interval. Our technique has applications in magnetic resonance spectroscopy, quantum simulation, and sensitive signal detection.
Resumen: La detección cuántica aprovecha los sistemas cuánticos bien controlados para realizar mediciones con alta sensibilidad y precisión. Hemos implementado un concepto para la detección cuántica con resolución de frecuencia arbitraria, independiente de la sonda qubit y limitado únicamente por la estabilidad de un reloj de sincronización externo. Nuestro concepto utiliza la detección lock-in cuántica para medir continuamente una señal de interés. Utilizando el spin electrónico de un NV center en diamante, demostramos la detección de campos magnéticos oscilantes con una resolución de frecuencia de 70 uHz sobre un ancho de banda de MHz. El muestreo continuo garantiza además una excelente sensibilidad, alcanzando una relación señal/ruido superior a 104 para una señal de prueba de 170 nT medida durante un intervalo de una hora. Nuestra técnica tiene aplicaciones en espectroscopia de resonancia magnética, simulación cuántica y detección sensitiva de señales.
Citación recomendada (normas APA)
Kristian Samuel; Boss Cujia Peña, "Quantum Sensing with Unlimited Frequency Resolution = Detección cuántica con resolución de frecuencia ilimitada", Colombia:Science; Vol. 356, No. 6340, 2017. Consultado en línea en la Biblioteca Digital de Bogotá (https://www.bibliotecadigitaldebogota.gov.co/resources/3711089/), el día 2025-05-22.
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