Multiscale quantum bio-imaging and spectroscopy

Projektinformationen

MUQUABIS

ID Finanzhilfevereinbarung: 101070546

DOI

10.3030/101070546

EK-Unterschriftsdatum 21 Juni 2022

Startdatum 1 Juli 2022

Enddatum 30 Juni 2026

Finanziert unter

• Digital, Industry and Space

Gesamtkosten

€ 6 664 541,25

EU-Beitrag

€ 6 664 541,00

Koordiniert durch

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Italy

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Leistungen

Data Management Plan (1)

First version of the DMP

First version of the data management plan (DMP)

Documents, reports (1)

Protocol for the generation of contractile monolayers of induced pluripotent stem cells (iPSC)-derived cardiomyocytes from cell lines

Protocol for generation of contractile monolayers of induced pluripotent stem cells (iPSC)-derived cardiomyocytes from cell lines (healthy control).

Veröffentlichungen

Peer reviewed articles (38)

Near-zero-field microwave-free magnetometry with nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds

Autoren: Omkar Dhungel, Mariusz Mrózek, Till Lenz, Viktor Ivády, Adam Gali, Arne Wickenbrock, Dmitry Budker, Wojciech Gawlik, Adam M. Wojciechowski
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 32, 2024, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/OE.521124

Metrology of frequency comb sources: assessing the coherence, from multimode to mode-locked operation

Autoren: Roberto Eramo, Alessia Sorgi, Tecla Gabbrielli, Giacomo Insero, Francesco Cappelli, Luigi Consolino, Paolo De Natale
Veröffentlicht in: Nanophotonics, Ausgabe 13, 2024, ISSN 2192-8614
Herausgeber: Walter de Gruyter GmbH
DOI: 10.1515/NANOPH-2023-0805

Modified Split Ring Resonators for Efficient and Homogeneous Microwave Control of Large Volume Spin Ensembles

Autoren: Ben-Shalom, Yachel; Hen, Amir; Bar-Gill, Nir
Veröffentlicht in: arXiv, 2023, ISSN 2331-8422
Herausgeber: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2309.11130

Dual-tube MEMS-based spectrophone for sub-ppb mid-IR photoacoustic gas detection

Autoren: Stefano Dello Russo, Jacopo Pelini, Inaki Lopez Garcia, Maria Concetta Canino, Alberto Roncaglia, Pablo Cancio Pastor, Iacopo Galli, Paolo De Natale, Simone Borri, Mario Siciliani de Cumis
Veröffentlicht in: Photoacoustics, Ausgabe 40, 2024, ISSN 2213-5979
Herausgeber: Elsevier BV
DOI: 10.1016/J.PACS.2024.100644

Temperature shift of magnetic field dependent photoluminescence features of nitrogen-vacancy ensembles in diamond

Autoren: Irena Rodzoń, Xue Zhang, Viktor Ivády, Huijie Zheng, Arne Wickenbrock, Dmitry Budker
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 111, 2025, ISSN 2469-9950
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVB.111.094112

Harmonic quantum cascade laser terahertz frequency combs enabled by multilayer graphene top-cavity scatters

Autoren: Manuel Alejandro Justo Guerrero, Omer Arif, Lucia Sorba, Miriam Serena Vitiello
Veröffentlicht in: Nanophotonics, Ausgabe 13, 2024, ISSN 2192-8614
Herausgeber: Walter de Gruyter GmbH
DOI: 10.1515/NANOPH-2023-0912

Microwave-free imaging magnetometry with nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds at near-zero field

Autoren: Saravanan Sengottuvel, Omkar Dhungel, Mariusz Mrózek, Arne Wickenbrock, Dmitry Budker, Wojciech Gawlik, Adam M. Wojciechowski
Veröffentlicht in: Physical Review Applied, Ausgabe 23, 2025, ISSN 2331-7019
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVAPPLIED.23.034001

Diamond-optic enhanced photon collection efficiency for sensing with nitrogen-vacancy centers

Autoren: Muhib Omar, Andreas Conta, Andreas Westerhoff, Raphael Hasse, Georgios Chatzidrosos, Dmitry Budker, Arne Wickenbrock
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe 48, 2024, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/OL.486998

Enhanced quantum properties of shallow diamond atomic defects through nitrogen surface termination

Autoren: Rotem Malkinson, Mohan Kumar Kuntumalla, Arsène Chemin, Tristan Petit, Alon Hoffman, Nir Bar-Gill
Veröffentlicht in: Journal of Materials Chemistry C, Ausgabe 12, 2024, ISSN 2050-7526
Herausgeber: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI: 10.1039/D4TC00581C

Interferometry of quantum correlation functions to access quasiprobability distribution of work

Autoren: Santiago Hernández-Gómez, Takuya Isogawa, Alessio Belenchia, Amikam Levy, Nicole Fabbri, Stefano Gherardini, Paola Cappellaro
Veröffentlicht in: npj Quantum Information, Ausgabe 10, 2024, ISSN 2056-6387
Herausgeber: Springer Science and Business Media LLC
DOI: 10.1038/S41534-024-00913-X

Deep learning enhanced noise spectroscopy of a spin qubit environment

Autoren: Stefano Martina; Santiago Hernández-Gómez; Stefano Gherardini; Filippo Caruso; Nicole Fabbri
Veröffentlicht in: Machine Learning: Science and Technology, 2023, ISSN 2632-2153
Herausgeber: IOP
DOI: 10.48550/arxiv.2301.05079

Exploring methods for creation of Boron-vacancies in hexagonal Boron Nitride exfoliated from bulk crystal

Autoren: Zabelotsky, T.; Singh, S.; Haim, G.; Malkinson, R.; Kadkhodazadeh, S.; Radko, I. P.; Aharonovich, I.; Steinberg, H.; Berg-Sørensen, Kirstine; Huck, A.; Taniguchi, T.; Watanabe, K.; Bar-Gill, N.
Veröffentlicht in: ACS Applied Nano Materials, 2023, ISSN 2574-0970
Herausgeber: ACS
DOI: 10.1021/acsanm.3c03395

Microwave-free wide-field magnetometry using nitrogen-vacancy centers

Autoren: Rebeirro, Joseph Shaji; Omar, Muhib; Lenz, Till; Dhungel, Omkar; Blümler, Peter; Budker, Dmitry; Wickenbrock, Arne
Veröffentlicht in: arXiv, 2023, ISSN 2331-8422
Herausgeber: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2310.16575

Microwave-free wide-field magnetometry using nitrogen-vacancy centers

Autoren: Joseph Shaji Rebeirro, Muhib Omar, Till Lenz, Omkar Dhungel, Peter Blümler, Dmitry Budker, Arne Wickenbrock
Veröffentlicht in: Physical Review Applied, Ausgabe 21, 2024, ISSN 2331-7019
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVAPPLIED.21.044039

Nitrogen-Vacancy Singlet-Manifold Ionization Energy

Autoren: S.A. Wolf; I. Meirzada; G. Haim; N. Bar-Gill
Veröffentlicht in: PRApplied, 2023, ISSN 2331-7019
Herausgeber: APS
DOI: 10.48550/arxiv.2210.04171

A cross species thermoelectric and spatiotemporal analysis of alternans in live explanted hearts using dual voltage-calcium fluorescence optical mapping

Autoren: Anna Crispino, Alessandro Loppini, Ilija Uzelac, Shahriar Iravanian, Neal K Bhatia, Michael Burke, Simonetta Filippi, Flavio H Fenton, Alessio Gizzi
Veröffentlicht in: Physiological Measurement, Ausgabe 45, 2024, ISSN 0967-3334
Herausgeber: IOP Publishing
DOI: 10.1088/1361-6579/AD4E8F

Observation of quantum-correlated twin beams in cascaded nonlinear interactions

Autoren: Salvatore Castrignano, Iolanda Ricciardi, Pasquale Maddaloni, Paolo De Natale, Stefan Wabnitz, Maurizio De Rosa
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe 49, 2024, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/OL.514976

Shot-noise-limited emission from interband and quantum cascade lasers

Autoren: Tecla Gabbrielli, Jacopo Pelini, Georg Marschick, Luigi Consolino, Irene La Penna, Jérôme Faist, Mathieu Bertrand, Filippos Kapsalidis, Robert Weih, Sven Höfling, Naota Akikusa, Borislav Hinkov, Paolo De Natale, Francesco Cappelli, Simone Borri
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 33, 2025, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/OE.549282

Magnetic signature of thermoelectric cardiac dynamics

Autoren: Anna Crispino, Martina Nicoletti, Alessandro Loppini, Alessio Gizzi, Letizia Chiodo, Christian Cherubini, Simonetta Filippi
Veröffentlicht in: Physical Review E, Ausgabe 111, 2025, ISSN 2470-0045
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVE.111.L012401

Enhanced multichannel dual-comb spectroscopy of complex systems

Autoren: Razmik Aramyan, Oleg Tretiak, Sushree S. Sahoo, Dmitry Budker
Veröffentlicht in: Physical Review Applied, Ausgabe 24, 2025, ISSN 2331-7019
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/7KTX-4H8M

New silicon-based micro-electro-mechanical systems for photo-acoustic trace-gas detection

Autoren: Jacopo Pelini, Stefano Dello Russo, Inaki Lopez Garcia, Maria Concetta Canino, Alberto Roncaglia, Pablo Cancio Pastor, Iacopo Galli, Wei Ren, Paolo De Natale, Zhen Wang, Simone Borri, Mario Siciliani de Cumis
Veröffentlicht in: Photoacoustics, Ausgabe 38, 2024, ISSN 2213-5979
Herausgeber: Elsevier BV
DOI: 10.1016/J.PACS.2024.100619

Optically Detected Magnetic Resonance of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond under Weak Laser Excitation

Autoren: Yu, Yong-Hong; Zhang, Rui-Zhi; Xu, Yue; Chen, Xiu-Qi; Zheng, Huijie; Li, Quan; Liu, Ren-Bao; Pan, Xin-Yu; Budker, Dmitry; Liu, Gang-Qin
Veröffentlicht in: arXiv, 2023, ISSN 2331-8422
Herausgeber: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2308.13351

Enhanced activation yield of nitrogen-vacancy and silicon-vacancy diamond color centers by proton and carbon irradiation

Autoren: Stefano Lagomarsino, Nemanja Markešević, Zeeshan Rashid, Assegid Mengistu Flatae, Sven Mägdefessel, Santiago Hernández-Gómez, Giovanni Bianchini, Florian Sledz, Nicla Gelli, Lorenzo Giuntini, Mirko Massi, Silvio Sciortino, Chiara Corsi, Volker Cimalla, Peter Knittel, Michael Kunzer, Marco Bellini, Nicole Fabbri, Mario Agio
Veröffentlicht in: Diamond and Related Materials, Ausgabe 158, 2025, ISSN 0925-9635
Herausgeber: Elsevier BV
DOI: 10.1016/J.DIAMOND.2025.112632

Sculpting harmonic comb states in terahertz quantum cascade lasers by controlled engineering

Autoren: Elisa Riccardi, M. Alejandro Justo Guerrero, Valentino Pistore, Lukas Seitner, Christian Jirauschek, Lianhe Li, A. Giles Davies, Edmund H. Linfield, Miriam S. Vitiello
Veröffentlicht in: Optica, Ausgabe 11, 2024, ISSN 2334-2536
Herausgeber: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/OPTICA.509929

Impact of electric spatially discordant alternans on cardiac magnetic field

Autoren: Martina Nicoletti, Anna Crispino, Alessandro Loppini, Alessio Gizzi, Letizia Chiodo, Christian Cherubini, Simonetta Filippi
Veröffentlicht in: Physical Review E, Ausgabe 112, 2025, ISSN 2470-0045
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/YS62-2N7G

Optimal control of a quantum sensor: A fast algorithm based on an analytic solution

Autoren: Santiago Hernández-Gómez, Federico Balducci, Giovanni Fasiolo, Paola Cappellaro, Nicole Fabbri, Antonello Scardicchio
Veröffentlicht in: SciPost Physics, Ausgabe 17, 2024, ISSN 2542-4653
Herausgeber: Stichting SciPost
DOI: 10.21468/SCIPOSTPHYS.17.1.004

Projective measurements can probe nonclassical work extraction and time correlations

Autoren: Santiago Hernández-Gómez, Stefano Gherardini, Alessio Belenchia, Matteo Lostaglio, Amikam Levy, Nicole Fabbri
Veröffentlicht in: Physical Review Research, Ausgabe 6, 2024, ISSN 2643-1564
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVRESEARCH.6.023280

Towards high-sensitivity magnetometry with nitrogen-vacancy centers in diamond using the singlet infrared absorption

Autoren: Ali Tayefeh Younesi, Muhib Omar, Arne Wickenbrock, Dmitry Budker, Ronald Ulbricht
Veröffentlicht in: Physical Review Applied, Ausgabe 23, 2025, ISSN 2331-7019
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVAPPLIED.23.054019

Mid-infrared Ring Interband Cascade Laser: Operation at the Standard Quantum Limit

Autoren: Marschick, Georg; Pelini, Jacopo; Gabbrielli, Tecla; Cappelli, Francesco; Weih, Robert; Knötig, Hedwig; Koeth, Johannes; Höfling, Sven; De Natale, Paolo; Strasser, Gottfried; Borri, Simone; Hinkov, Borislav
Veröffentlicht in: ACS Photonics, 2024, ISSN 2330-4022
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2306.11628

Time/frequency-domain characterization of a mid-IR DFG frequency comb via two-photon and heterodyne detection

Autoren: Tecla Gabbrielli; Giacomo Insero; Michele De Regis; Nicola Corrias; Iacopo Galli; Davide Mazzotti; Paolo Bartolini; Jeong Hyun Huh; Carsten Cleff; Alexander Kastner; Ronald Holzwarth; Simone Borri; Luigi Consolino; Paolo De Natale; Francesco Cappelli
Veröffentlicht in: Optics Express, 2023, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.493321

Machine-learning based high-bandwidth magnetic sensing

Autoren: Galya Haim, Stefano Martina, John Howell, Nir Bar-Gill, Filippo Caruso
Veröffentlicht in: Machine Learning: Science and Technology, Ausgabe 6, 2025, ISSN 2632-2153
Herausgeber: IOP Publishing
DOI: 10.1088/2632-2153/ADE51C

Near zero-field microwave-free magnetometry with ensembles of nitrogen-vacancy centers in diamond

Autoren: Omkar Dhungel, Till Lenz, Muhib Omar, Joseph Shaji Rebeirro, Minh-Tuan Luu, Ali Tayefeh Younesi, Ronald Ulbricht, Viktor Ivády, Adam Gali, Arne Wickenbrock, Dmitry Budker
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 109, 2024, ISSN 2469-9950
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVB.109.224107

Modified Split-Ring Resonators for Efficient and Homogeneous Microwave Control of Large Volume Spin Ensembles

Autoren: Yachel Ben-Shalom, Amir Hen, Nir Bar-Gill
Veröffentlicht in: IEEE Sensors Journal, Ausgabe 24, 2024, ISSN 1530-437X
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
DOI: 10.1109/JSEN.2024.3401049

Anti-correlation phenomena in quantum cascade laser frequency combs

Autoren: B. Chomet, T. Gabbrielli, D. Gacemi, F. Cappelli, L. Consolino, P. De Natale, F. Kapsalidis, A. Vasanelli, Y. Todorov, J. Faist, and C. Sirtori
Veröffentlicht in: APL Photon., 2023, ISSN 2378-0967
Herausgeber: AIP Publishing LLC
DOI: 10.1063/5.0160103

A cross species thermoelectric and spatiotemporal analysis of alternans in live explanted hearts using dual voltage-calcium fluorescence optical mapping

Autoren: A.Crispino, A. Loppini, I. Uzelac, S. Iravanian, N. K. Bhatia, M. Burke, S. Filippi, F. H. Fenton, A. Gizzi
Veröffentlicht in: Physiological Measurement, 2024, ISSN 1361-6579
Herausgeber: IOP Publishing
DOI: 10.1088/1361-6579/ad4e8f

Optically detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centers in diamond under weak laser excitation

Autoren: Yong-Hong Yu, Rui-Zhi Zhang, Yue Xu, Xiu-Qi Chen, Huijie Zheng, Quan Li, Ren-Bao Liu, Xin-Yu Pan, Dmitry Budker, Gang-Qin Liu
Veröffentlicht in: Physical Review Applied, Ausgabe 21, 2024, ISSN 2331-7019
Herausgeber: American Physical Society (APS)
DOI: 10.1103/PHYSREVAPPLIED.21.044051

Quantum control via chirped coherent anti-Stokes Raman spectroscopy

Autoren: Chathanathil, Jabir; Budker, Dmitry; Malinovskaya, Svetlana A
Veröffentlicht in: Quantum science and technology, 2023, ISSN 2058-9565
Herausgeber: IOP
DOI: 10.48550/arxiv.2212.08258

Zero-field microwave-free magnetometry with ensembles of nitrogen-vacancy centers in diamond

Autoren: Dhungel, Omkar; Lenz, Till; Omar, Muhib; Rebeirro, Joseph Shaji; Ivady, Viktor; Gali, Adam; Wickenbrock, Arne; Budker, Dmitry
Veröffentlicht in: arXiv, 2023, ISSN 2331-8422
Herausgeber: Cornell University
DOI: 10.48550/arxiv.2301.09666

Conference proceedings (8)

Quantum and interband cascade lasers between classical and quantum operation regime

Autoren: Tecla Gabbrielli, Jacopo Pelini, Irene La Penna, Luigi Consolino, Davide Mazzotti, Francesco Cappelli, Paolo De Natale, Simone Borri
Veröffentlicht in: Quantum Sensing and Nano Electronics and Photonics XXI, 2025
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3050152

Quantum imaging with undetected photons of non-transmissive target

Autoren: Chiara Michelini, Ugo Zanforlin, Alessia Suprano, Francesco Poggiali, Massimiliano Proietti, Lorenzo Pavesi, Massimiliano Dispenza
Veröffentlicht in: Advanced Photon Counting Techniques XIX, 2025
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3054175

Free-space communication and remote sensing using mid-infrared quantum cascade lasers down to few-photon light level

Autoren: Simone Borri, Tecla Gabbrielli, Jacopo Pelini, Luigi Consolino, Davide Mazzotti, Lorenzo Mischi, Nicola Corrias, Giovanni Bianchini, Paolo De Natale, Francesco Cappelli
Veröffentlicht in: Quantum Sensing and Nano Electronics and Photonics XXI, 2025
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3050483

Characterization of optically rectified THz frequency comb in lithium niobate waveguides

Autoren: Alessia Sorgi, Francesco Cappelli, Paolo De Natale, Luigi Consolino
Veröffentlicht in: Nonlinear Frequency Generation and Conversion: Materials and Devices XXIV, 2025
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3041150

Intensity noise of mid-infrared semiconductor cascade lasers: exploring shot-noise-limited operation

Autoren: Tecla Gabbrielli, Jacopo Pelini, Georg Marschick, Luigi Consolino, Irene La Penna, Jérôme Faist, Mathieu Bertrand, Filippos Kapsalidis, Robert Weih, Sven Höfling, Naota Akikusa, Borislav Hinkov, Francesco Cappelli, Paolo De Natale, Simone Borri
Veröffentlicht in: Novel In-Plane Semiconductor Lasers XXIII, 2024
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3002416

Quantum correlated twin beams in cascaded optical parametric oscillator

Autoren: Salvatore Castrignano, Iolanda Ricciardi, Pasquale Maddaloni, Paolo De Natale, Stefan Wabnitz, Maurizio De Rosa
Veröffentlicht in: Nonlinear Optics and its Applications 2024, 2024
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3016656

Exploring the frontier of trace gas sensing, around the classical limit and beyond

Autoren: Saverio Bartalini, Simone Borri, Pablo Cancio Pastor, Francesco Cappelli, Maria Giulia Delli Santi, Stefano Dello Russo, Tecla Gabbrielli, Iacopo Galli, Pasquale Maddaloni, Davide Mazzotti, Jacopo Pelini, Mario Siciliani de Cumis, Paolo De Natale
Veröffentlicht in: Quantum Sensing and Nano Electronics and Photonics XXI, 2025
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3050674

Excess frequency noise in interband cascade lasers: towards narrower-linewidth operation

Autoren: Giacomo Insero, Francesco Cappelli, Mario Siciliani de Cumis, Jacopo Pelini, Tecla Gabbrielli, Georg Marschick, Robert Weih, Johannes Koeth, Sven Höfling, Gottfried Strasser, Paolo De Natale, Borislav Hinkov, Simone Borri
Veröffentlicht in: Novel In-Plane Semiconductor Lasers XXIII, 2024
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3002675

Other (1)

Energy exchange statistics and fluctuation theorem for nonthermal asymptotic states

Autoren: Santiago Hernández-Gómez; Francesco Poggiali; Paola Cappellaro; Francesco S. Cataliotti; Andrea Trombettoni; Nicole Fabbri; Stefano Gherardini
Veröffentlicht in: Physical Review E, 2025
DOI: 10.48550/ARXIV.2404.05310

Book chapters (1)

Nanophotonics with Diamond and Silicon Carbide for Quantum Technologies

Veröffentlicht in: 2025
Herausgeber: Elsevier
DOI: 10.1016/C2022-0-02725-2