京大、ダイヤモンド量子センサの計測範囲を従来の100倍にすることに成功

(a)スピンコヒーレンスが磁場を感じて回転しているイメージ。NV中心は電子スピンを有しており(図中赤色の矢印)、0と1の重ね合わせ状態を実現することが可能だ。これが磁場を感じると回転し、その回転した角度から磁場の大きさがわかる仕組みである。しかし1周以上回転してしまうと、何回転したのかは区別できない。これが測定範囲に限界がある理由だ。(b)(a)に示された回転を周期的な強度(縦軸)として、磁場(横軸)に対して表した図。1周分が磁場を決められる範囲(Bperiod)で、観測点(青×印)の傾きが感度に対応。傾きが急であるほど感度がよくなる。Bperiodを広げれば限界を上げられるように見えるが、ただ単純に広げただけだと、観測点の傾きが緩やかになって磁場感度は悪くなってしまう (出所:京大プレスリリースPDF)