論文の概要: Interradical motion can push magnetosensing precision towards quantum limits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.21389v1
• Date: Thu, 26 Jun 2025 15:38:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-27 19:53:10.168241
• Title: Interradical motion can push magnetosensing precision towards quantum limits
• Title（参考訳）: 放射運動は磁気センサの精度を量子限界まで押し上げることができる
• Authors: Luke D. Smith, Farhan T. Chowdhury, Jonas Glatthard, Daniel R. Kattnig,
• Abstract要約: 分子間相互作用を変調する構造的分子運動が、量子クラムエル・ラオ境界に近い磁場方向を推定する精度をいかに推し進めるかを示す。 この知見は、効率的なハンドルの考案に向けて、運動誘起電子スピン相互作用の物理原理を調節する可能性を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Magnetosensitive spin-correlated radical-pairs (SCRPs) offer a promising platform for noise-robust quantum metrology. However, unavoidable interradical interactions, such as electron-electron dipolar and exchange couplings, alongside deleterious perturbations resulting from intrinsic radical motion, typically degrade their potential as magnetometers. In contrast to this, we show how structured molecular motion modulating interradical interactions in a live chemical sensor in cryptochrome can, in fact, increase sensitivity and, more so, push precision in estimating magnetic field directions closer to the quantum Cram\'{e}r-Rao bound, suggesting near-optimal metrological performance. Remarkably, this approach to optimality is amplified under environmental noise and persists with increasing complexity of the spin system, suggesting that perturbations inherent to such natural systems have enabled them to operate closer to the quantum limit to more effectively extract information from the weak geomagnetic field. This insight opens the possibility of channeling the underlying physical principles of motion-induced modulation of electron spin-spin interactions towards devising efficient handles over emerging molecular quantum information technologies.
• Abstract（参考訳）: 感磁性スピン関連ラジカル対(SCRP)は、ノイズロスト量子メトロジーのための有望なプラットフォームを提供する。 しかしながら、電子-電子双極子や交換結合のような避けられない相互ラジカル相互作用は、内在的なラジカル運動によって生じる有害な摂動とともに、磁力計としてそのポテンシャルを低下させる。 これとは対照的に、クレオクロームの生きた化学センサーにおけるラジカル相互作用を調節する構造分子運動は、実際、感度を高め、さらに量子Cram\'{e}r-Rao境界に近い磁場方向を推定する精度を推し進め、準最適距離特性を示唆する。 注目すべきことに、この最適性へのアプローチは環境ノイズの下で増幅され、スピン系の複雑さが増大し続けており、そのような自然システムに固有の摂動が量子限界に近づき、弱い地磁気場から情報をより効果的に抽出することを可能にすることを示唆している。 この洞察は、新しい分子量子情報技術に対する効率的なハンドリングの考案に向けて、運動誘起電子スピン相互作用の物理原理を調節する可能性を開く。

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