論文の概要: Quantum Magnetic J-Oscillators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06498v2
- Date: Wed, 18 Jun 2025 17:10:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-19 16:34:05.370904
- Title: Quantum Magnetic J-Oscillators
- Title（参考訳）: 量子磁気Jオシレータ
- Authors: Jingyan Xu, Raphael Kircher, Oleg Tretiak, Dmitry Budker, Danila A. Barskiy,
- Abstract要約: 我々は、分子中の固有の核スピンスピン(スカラーJ)カップリングを利用して位相コヒーレント振動を発生させる量子Jオシレータを導入する。
原理実証実験では、J-オシレータは3000 s以上の337 uHzの直線幅を発生し、従来のゼロフィールドNMRよりも2桁以上狭い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.423370951696279
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce quantum J-oscillators that exploit intrinsic nuclear spin-spin (scalar J) couplings in molecules to produce phase-coherent oscillations. Operated in zero magnetic field and driven by a digital feedback, they operate from sub-hertz to a few tens of hertz frequencies. In a proof-of-principle experiment on [15N]-acetonitrile, the oscillator produced a 337 uHz linewidth over 3000 s, more than two orders narrower than in conventional zero-field NMR. This may facilitate precision measurements of J-coupling constants and allows distinguishing mixtures of molecules whose zero-field NMR spectra would otherwise be hard to separate. In addition, the combination of strongly coupled spin systems and programmable feedback turns the J-oscillator into a compact tabletop (and, eventually, chip-scale) platform for exploring nonlinear spin dynamics, including chaos, dynamical phase transitions, and perhaps time-crystal behavior. By uniting high-resolution spectroscopy and controllable quantum dynamics in a single, magnet-free setup, J-oscillators open new opportunities for applications where ultraprecise frequency references or molecular fingerprints are required.
- Abstract（参考訳）: 我々は、分子中の固有の核スピンスピン(スカラーJ)カップリングを利用して位相コヒーレント振動を発生させる量子Jオシレータを導入する。
ゼロ磁場で動作し、デジタルフィードバックによって駆動され、サブヘルツから数十ヘルツの周波数で作動する。
15N]-アセトニトリルの実証実験において、発振器は3000 s以上の337 uHzの直線幅を発生し、従来のゼロフィールドNMRよりも2桁以上狭い。
これにより、J結合定数の精密測定が容易になり、ゼロフィールドNMRスペクトルが分離しにくい分子の混合物を区別することができる。
さらに、強く結合されたスピンシステムとプログラム可能なフィードバックを組み合わせることで、J-オシレータはカオス、動的相転移、そしておそらく時間-結晶挙動を含む非線形スピンダイナミクスを探索するためのコンパクトなテーブルトップ(そして最終的にはチップスケール)プラットフォームへと変化する。
高分解能分光と制御可能な量子力学を1つの無磁石で結合することにより、Jオシレータは超精密周波数参照や分子指紋を必要とするアプリケーションに新たな機会を開く。
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