Developing wavelet-based post-processing techniques for solid-state quantum sensing applications
Dalgacık temelli işlem sonrası tekniklerin katı hal kuantum ölçümleme uygulamaları için geliştirilmesi
- Tez No: 898058
- Danışmanlar: PROF. DR. CEYHUN BULUTAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Yarı iletken malzemelerde bulunan kusur merkezlerinin spin serbestliği, uzun eşevrelilik süreleri ve optik olarak ulaşılabilirliği sayesinde kuantum bilgi ve yük- sek hassasiyetli kuantum öçümleme uygulamaları için ideal sistemlerden birisidir. Fakat bu tür platformlarda kuantum durumların nükleer spin hamamı ile girdiği en ince altyapı etkileşimleri ve optik okuma esnasında ortaya çıkan foton saçak gürültüsü nedeni ile barındırdığı zarar vermektedir. Bu tezin başat amacı, iyi bi- linen dalgacık analizi tekniklerini kullanarak bazı kuantum süreçlerini keşfetmek ve bunun yanı sıra klasik ve kuantum gürültülerini baskılamaktır. İlk olarak, nük- leer spin hamamı davranışları, zaman frekans dinamiklerini açığa çıkaran senkro- nsıkıştırmalı dalgacık dönüşümü ile irdelenmiştir. Ve bu şekilde nükleer spin- lerin merkez spine bağıl olarak uzaklık ve yönelimleri saptanmıştır. Sonrasında, taslak sınır eşikleme (TSE) yöntemi olarak adlandırdığım, negatif yüklü nitro- jen kusur merkezlerinde optik okuma sırasında açığa çıkan foton saçak gürültüsü ile mücadele etmek için dalgacık tabanlı bir yöntem tasarlanmıştır. Geleneksel frekans temelli filtrelerin aksine, TSE metodu toplanmış olan ışıma işaretini rezo- nans frekans bölgesinde de gürültüden arındırmaya imkan sağlaması bakımından bir hayli avantajlıdır. Dalgacık tabanlı gürültü giderme tekniğinin işaret-gürültü oranını on kata kadar nasıl geliştirilebilineceği manyetik alan öçümlemesi özelinde gösterilmektedir. Fakat, standard kuantum limitinden daha kötü ölçeklenmesin- den ötürü, TSE metodu bu avantajını yüksek bütçeli işlerde kaybetmektedir. Bu kaybın TSE metodunun başka bir yaklaşımla ele alınması sayesinde nasıl telafi edildiği tezin son kısmında gösterilmektedir.
Özet (Çeviri)
Spin manifolds of defect centers formed in semiconductor hosts having extended coherence times and optical accessibility are ideal candidates for quantum infor- mation and high-precision quantum sensing applications. For such platforms the quantum state can be compromised due to hyperfine-mediated couplings with the environmental nuclear spin bath (NSB) and the photon shot noise (PSN) entailed to the optical spin readout. The primary aim of this thesis is to employ well-established wavelet analysis techniques for exploring underlying quantum processes as well as suppressing classical and quantum noises. First, I investi- gate the NSB behavior with synchrosqueezed wavelet transform which reveals the time-frequency dynamics simultaneously, and hence locations and orienta- tions of spinful nuclei relative to the central spin. Next, I tailor a wavelet-based approach, which I name as the template margin thresholding (TMT) method, to combat PSN for negatively-charged nitrogen-vacancy centers (NV−) in diamond. Unlike the conventional frequency-based filters, TMT has an unfair advantage as it facilitates on-resonant frequency band denoising of the photoluminescence (PL) acquired. I show that the wavelet-based denoising can enhance the signal- to-noise ratio by an order of magnitude as I computationally demonstrate on NV-center magnetometry. However, the TMT-method starts to lose its advan- tage for high-time-budget applications due to inferior scaling with respect to the standard quantum limit, which is remedied by modifying TMT into a different framework.
Benzer Tezler
- Development of a machine learning prediction model for construction safety management
İnşaat iş güvenliği yönetimi için makine öğrenmesine dayalı tahmin modeli geliştirilmesi
KERİM KOÇ
Doktora
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI PELİN GÜRGÜN
- Yapısal hasar teşhisinde dalgacık dönüşümüne dayalı bir yöntem geliştirilmesi
Developing a wavelet transform-based structural damage detection method
HAKAN GÖKDAĞ
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN KOPMAZ
- Wavelet based harmonic analysis: Case study of a plant with cogeneration
Dalgacık tabanlı harmonik analizi: Kojenerasyon sistemli bir örnek olay incelemesi
GÜNEŞ BECERİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HACER ÖZTURA
- Wavelet based detection of network traffic anomalies
Dalgacık tabanlı ağ anormalliklerinin tespit edilmesi
DAĞHAN HASAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. EMİN ANARIM
- Analysis of wavelet type and noise in relative radiometric normalization based on multiresolution analysis
Çoklu çözünürlük analizine dayalı bağıl radyometrik düzeltmede farklı gürültü ve dalgacık tiplerinin analizi
SAMİ SEREN TEMELTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriHacettepe ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT DURMAZ