Developing wavelet-based post-processing techniques for solid-state quantum sensing applications

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.