論文の概要: Room-temperature optical spin polarization of an electron spin qudit in a vanadyl -- free base porphyrin dimer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02104v1
- Date: Sun, 4 Aug 2024 18:08:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-06 15:05:52.053720
- Title: Room-temperature optical spin polarization of an electron spin qudit in a vanadyl -- free base porphyrin dimer
- Title（参考訳）: バナジル-フリー塩基ポルフィリン二量体における電子スピンquditの室温光スピン偏光
- Authors: Alberto Privitera, Alessandro Chiesa, Fabio Santanni, Angelo Carella, Davide Ranieri, Andrea Caneschi, Matthew D. Krzyaniak, Ryan M. Young, Michael R. Wasielewski, Stefano Carretta, Roberta Sessoli,
- Abstract要約: 分子量子ビットに付加された光励起有機クロノフォアは、量子情報応用のためのスピン初期化やマルチレベルクエット生成の源として機能する。
時間分解型電子常磁性共鳴(TREPR)実験は85Kと室温の両方で行われ、長寿命のスピン偏極四重項状態を形成する。
この現象を爆発させることで、量子情報としてポルフィリンの光誘起三重項状態を使用することで、分子電子または核スピン量子ビットと量子ビットを偏極し、磁気的に結合させることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.34500698545813
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Photoexcited organic chromophores appended to molecular qubits can serve as a source of spin initialization or multi-level qudit generation for quantum information applications. So far, this approach has been primarily investigated in chromophore/stable radical systems. Here, we extend this concept to a meso-meso linked oxovanadium(IV) porphyrin - free base porphyrin dimer. Femtosecond transient absorption experiments reveal that photoexcitation of the free base porphyrin leads to picosecond triplet state formation via enhanced intersystem crossing. Time-resolved electron paramagnetic resonance (TREPR) experiments carried out at both 85 K and room temperature reveal the formation of a long-lived spin-polarized quartet state through triplet-doublet spin mixing. Notably, a distinct hyperfine structure arising from the interaction between the electron spin quartet state and the vanadyl nucleus (51V, I=7/2) is evident, with the quartet state exhibiting long-lived spin polarization even at room temperature. Theoretical simulations of the TREPR spectra confirm the photogenerated quartet state and provide insights into the non-Boltzmann spin populations. Exploit-ing this phenomenon affords the possibility of using photoinduced triplet states in porphyrins for quantum information as a resource to polarize and magnetically couple molecular electronic or nuclear spin qubits and qudits.
- Abstract（参考訳）: 分子量子ビットに付加された光励起有機クロノフォアは、量子情報応用のためのスピン初期化やマルチレベルクエット生成の源として機能する。
これまでのところ、この手法は主に蛍光/安定ラジカル系で研究されている。
ここでは、この概念をメソメソ結合オキソバナジウム(IV)ポルフィリン-フリー塩基ポルフィリン二量体へと拡張する。
フェムト秒過渡吸収実験は、自由塩基ポルフィリンの光励起が、強化された系間交差を介してピコ秒三重項状態を形成することを示した。
時間分解型電子常磁性共鳴(TREPR)実験は、85Kと室温の両方で行われ、三重項-二重項スピン混合による長寿命のスピン偏極四重項状態の形成を明らかにする。
特に、電子スピン四重項状態とバナジル核(51V, I=7/2)との相互作用から生じる特異な超微細構造が明らかであり、四重項状態は室温でも長寿命のスピン偏極を示す。
TREPRスペクトルの理論シミュレーションは、光発生した四重項の状態を確認し、ボルツマンのスピン集団に関する洞察を与える。
この現象の爆発によって、量子情報としてポルフィリンの光誘起三重項状態を用いることで、分子電子または核スピン量子ビットと量子ビットを偏極し、磁気的に結合させることができる。
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