Concetti Chiave
等方性固体状態スピンを用いることで、外部磁場の方向に依存せずに無線周波数信号を検出できる受信機を実現した。
Sintesi
本研究では、六方晶窒化ホウ素(hBN)中の弱結合スピン対を用いた等方性固体状態スピンシステムを無線周波数(RF)光学変換器として活用する。従来の固体状態スピンは、スピン量子化軸が欠陥の対称性軸に依存するため、外部磁場の方向を精密に合わせる必要があった。一方、hBN中のスピン対は等方的なゼーマン応答を示すため、磁場方向に依存せずに動作できる。
まず、一様磁場中でスピン対を用いた単一周波数受信機を実現し、振幅変調されたRF信号の検出を示した。次に、磁場勾配を用いてRF周波数を空間位置にエンコードする広帯域スペクトルアナライザを開発した。この装置を用いて、Wi-Fiと同程度の強度と周波数を持つ無線信号の自由空間伝送を検出することに成功した。
hBNスピン対の等方性は、周波数可変性と磁場勾配の利用を容易にし、従来の固体状態スピンシステムが抱えていた磁場方向合わせの課題を解決した。今後の材料工学と光学設計の改善により、感度と分解能の大幅な向上が期待できる。
Statistiche
0.2%の平均オン/オフ信号コントラストが2000秒間維持された。
信号対雑音比は、1 bpsの信号で40、25 bpsの信号で8であった。
Citazioni
"等方性固体状態スピンを用いることで、外部磁場の方向に依存せずに動作できる受信機を実現できる。"
"磁場勾配を用いることで、RF周波数を空間位置にエンコードし、広帯域スペクトルアナライザを構築できる。"