Canada-UK Quantum Technologies call: Diamond NV Sensors for Quantum-Limited Magnetic Field Measurements

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Quantum enabled measurements are a way to vastly improve measurement sensitivity in a variety of domains. Magnetic field measurement is a key target for this, since precision measurement of small magnetic fields is a crucial parameter for geophysical exploration, a variety of technological fields, and biophysical measurements. Optically detected magnetic resonance using solid-state diamond crystals containing NV centres is a powerful way to measure small magnetic fields. Measurements can be achieved without the bulky cryogenic cooling apparatus needed for other techniques such as SQUIDS. In this proposal we propose to design, build and demonstrate a quantum magnetometer using diamond NV centres and a novel quantum Berry phase readout protocol. This will be a step toward a compact field-deployable unit with applications in geophysics and other areas. Such a device has the potential to revolutionize magnetic field measurements using the power of quantum mechanical measurements.#(cr)#(lf)Les mesures activées quantiques sont un moyen d'améliorer considérablement la sensibilité des mesures dans une variété de domaines. La mesure du champ magnétique est une cible clé pour cela, car la mesure de précision de petits champs magnétiques est un paramètre crucial pour l'exploration géophysique, une variété de domaines technologiques et des mesures biophysiques. La résonance magnétique détectée optiquement à l'aide de cristaux de diamant à l'état solide contenant des centres NV est un moyen puissant de mesurer de petits champs magnétiques. Les mesures peuvent être réalisées sans l'appareil de refroidissement cryogénique encombrant nécessaire pour d'autres techniques telles que SQUIDS. Dans cette proposition, nous proposons de concevoir, construire et démontrer un magnétomètre quantique utilisant des centres de diamant NV et un nouveau protocole de lecture de phase quantique Berry. Ce sera une étape vers une unité compacte déployable sur le terrain avec des applications en géophysique et dans d'autres domaines. Un tel dispositif a le potentiel de révolutionner les mesures de champ magnétique en utilisant la puissance des mesures de mécanique quantique.