다이아몬드 질소-공석(NV) 센서를 기반으로 한 광시야 양자 현미경을 이용한 자기 스테가노그래피를 실험적으로 입증하였다. 이 방법은 기존의 광학 측정으로는 확인할 수 없던 정보를 드러낼 수 있는 자기 영상화를 제공한다. 자기 스테가노그래피의 개념 증명(proof-of-principle)을 위해, Ni와 Au의 자성 및 비자성 물질 혼합물을 사용하여 픽셀 아트, 바코드, QR 코드 형태로 설계된 마이크로미터 단위 구조를 제작하였다. NV의 전자 스핀 공명에서 주파수, 선폭, 대비의 변화에 기초한 3가지 서로 다른 영상 모드를 비교한 결과, 마지막 모드가 숨겨진 자기 영상을 재구성하는 데 있어 가장 우수한 품질을 제공함을 확인하였다. 두 개의 독립적인 마이크로파 필드로 NV의 큐트리트(qutrit) 상태를 동시에 구동함으로써 영상화 시간은 3배로 단축되었다. 본 연구는 영상 스테가노그래피 분야에서 양자 자기 영상화의 잠재적 응용 가능성을 보여준다.

광시야 양자 현미경 이 표지 이미지는 다이아몬드 내부의 질소 공위(Nitrogen vacancy) 결함을 이용한 자기 스테가노그래피를 보여준다. 픽셀 아트 및 QR 코드와 같은 자기 그래픽은 자기 재료를 사용해 제작되고, 비자기 재료를 사용해 제조한 패턴 뒤에 숨겨지며, 이는 광시야 양자 현미경을 통해 공개되었다. 또한 이중 마이크로파 필드로 NV의 전자 스핀을 제어함으로써 영상 획득 속도가 3배 향상되었다. 추가 자세한 내용은 정배 윤(Jungbae Yoon), 동훈 리(Donghun Lee) 및 동료 연구진의 논문 2501161에서 확인할 수 있다.

우리는 다이아몬드에서의 큐빗-배스 상호작용을 포함하여 저주파 잡음을 효과적으로 억제하는 프로토콜을 실험적으로 입증한다. 이를 통해 신호대잡음비를 최대 약 17까지 향상시키면서 1 MHz 미만의 ac 신호를 검출할 수 있다. 이 방법은 단일 및 이중 드레스트(dressed) 상태를 이용한 ac 자력계측(ac magnetometry)에 기반하며, 연속 동역학적 디커플링을 계단식으로 연결하여 초기의 비드레스트(qubit) 상태에서 이들 상태로 아디아바틱하게 전이시킨다. 우리는 드레스트 상태 프로토콜을 기존의 펄스형 동역학적 디커플링 방법인 XY16과 비교한다. 본 연구는 저자장 NMR 실험과 서브메가헤르츠(submegahertz) ac 자력계측에서 약하게 결합된 핵 스핀을 민감하게 검출하기 위한 대안적 경로를 제시한다.

다이아몬드 질소-공석(NV) 센서를 기반으로 한 광시야 양자 현미경을 이용한 자기 스테가노그래피를 실험적으로 입증하였다. 이 방법은 기존의 광학 측정으로는 확인할 수 없던 정보를 드러낼 수 있는 자기 영상화를 제공한다. 자기 스테가노그래피의 개념 증명(proof-of-principle)을 위해, Ni와 Au의 자성 및 비자성 물질 혼합물을 사용하여 픽셀 아트, 바코드, QR 코드 형태로 설계된 마이크로미터 단위 구조를 제작하였다. NV의 전자 스핀 공명에서 주파수, 선폭, 대비의 변화에 기초한 3가지 서로 다른 영상 모드를 비교한 결과, 마지막 모드가 숨겨진 자기 영상을 재구성하는 데 있어 가장 우수한 품질을 제공함을 확인하였다. 두 개의 독립적인 마이크로파 필드로 NV의 큐트리트(qutrit) 상태를 동시에 구동함으로써 영상화 시간은 3배로 단축되었다. 본 연구는 영상 스테가노그래피 분야에서 양자 자기 영상화의 잠재적 응용 가능성을 보여준다.

광시야 양자 현미경 이 표지 이미지는 다이아몬드 내부의 질소 공위(Nitrogen vacancy) 결함을 이용한 자기 스테가노그래피를 보여준다. 픽셀 아트 및 QR 코드와 같은 자기 그래픽은 자기 재료를 사용해 제작되고, 비자기 재료를 사용해 제조한 패턴 뒤에 숨겨지며, 이는 광시야 양자 현미경을 통해 공개되었다. 또한 이중 마이크로파 필드로 NV의 전자 스핀을 제어함으로써 영상 획득 속도가 3배 향상되었다. 추가 자세한 내용은 정배 윤(Jungbae Yoon), 동훈 리(Donghun Lee) 및 동료 연구진의 논문 2501161에서 확인할 수 있다.

우리는 다이아몬드에서의 큐빗-배스 상호작용을 포함하여 저주파 잡음을 효과적으로 억제하는 프로토콜을 실험적으로 입증한다. 이를 통해 신호대잡음비를 최대 약 17까지 향상시키면서 1 MHz 미만의 ac 신호를 검출할 수 있다. 이 방법은 단일 및 이중 드레스트(dressed) 상태를 이용한 ac 자력계측(ac magnetometry)에 기반하며, 연속 동역학적 디커플링을 계단식으로 연결하여 초기의 비드레스트(qubit) 상태에서 이들 상태로 아디아바틱하게 전이시킨다. 우리는 드레스트 상태 프로토콜을 기존의 펄스형 동역학적 디커플링 방법인 XY16과 비교한다. 본 연구는 저자장 NMR 실험과 서브메가헤르츠(submegahertz) ac 자력계측에서 약하게 결합된 핵 스핀을 민감하게 검출하기 위한 대안적 경로를 제시한다.

바코드 자성 나노와이어는 일반적으로 하나의 몸체 안에 다층 자성 구조를 가지며, 하나 이상의 세그먼트 유형을 포함한다. 흥미롭게도 층들 간의 선택적 기능화와 새로운 상호작용에 기인하여, 특히 생명공학 분야에서 큰 주목을 받아 왔다. 그러나 개별 나노와이어 수준에서 자성 특성을 분석하는 일은 여전히 어렵다. 본 연구에서는 다이아몬드의 질소-빈자리(NV) 중심을 이용한 광시야(와이드필드) 양자 현미경으로 획득한 자기 이미지를 기반으로, 주변 환경 조건에서 상온에서 개별 자성 나노와이어의 특성화를 조사하였다. 그 결과, 실험 결과를 미시자기(micromagnetic) 시뮬레이션과 비교함으로써 포화자화 및 보자력과 같은 단일 나노와이어의 핵심 자기 특성을 추출할 수 있었다. 본 연구는 개별 자성 나노와이어에 적합한 다목적 현장(in situ) 특성화 방법의 가능성을 열어준다.

기계적 운동에 의해 매개되는 변형률(strain)은 하이브리드 양자 시스템에서 고체 상태 큐비트를 제어하기 위한 강력한 자원을 제공한다. 두 개 이상의 기계 모드를 활용하면 단일 모드로는 접근할 수 없는 확장된 제어 기능을 가능하게 한다. 본 연구에서는 다이아몬드의 기계적 진동(oscillation)이 변형률을 통해 결합된 다이아몬드 내 질소-공위치 결함(NV) 센터로 구성된 하이브리드 시스템에서 다중 모드 변형률 공학(strain engineering)을 실험적으로 시연한다. T-자 및 U-자 형상의 진동자에서 굽힘(flexural) 모드와 비틀림(torsional) 모드를 동시에 구동하고, 이들의 상대 위상 및 진폭을 조정함으로써 종방향(longitudinal) 변형률 결합을 선택적으로 증강 또는 억제한다. 수치 시뮬레이션은 또한 거의 퇴행(degenerate)한 기계 모드를 지지하는 막(membrane)과 유사한 진동자들을 통해 종방향과 횡방향(transverse) 변형률을 독립적으로 제어할 가능성을 시사한다. 본 접근은 다중 모드 공학을 통한 하이브리드 양자 시스템에서의 고도화된 기계적 제어를 위한 길을 연다.

Meissner 효과의 직접적인 가시화는 고-TC 초전도체로부터 정적 자기장이 축출되는 현상을 매핑함으로써 달성된다. 해당 물질은 특히 이트륨 바륨 구리 산화물(Yttrium Barium Copper Oxide, YBCO)이다. 이는 다이아몬드 내 질소-공위(Nitrogen-vacancy, NV) 중심들의 앙상블을 기반으로 하는 소형 스캐닝 자력계(miniaturized scanning magnetometer)를 사용하여 이루어지며, 주변의 실온 조건에서 작동한다. 임계온도(TC)보다 높은 온도와 낮은 온도에서 각각 YBCO 시료 위의 자기장 프로파일을 비교함으로써, 초전도 상태에서 자기장의 뚜렷한 억제와 왜곡을 관찰한다. 이러한 관찰은 자기적 시뮬레이션 및 Meissner 효과에서 기대되는 특성들과 모두 일치한다. 본 연구는 Meissner 효과를 가시화하기 위한 새롭고 실용적인 방법을 제시하며, 실온 양자 자력계(quantum magnetometry)를 이용한 교육용 시연 및 초전도성의 진단 검사에 대한 잠재적 적용 가능성을 제공한다.