論文の概要: Optically detected nuclear magnetic resonance of coherent spins in a molecular complex

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01467v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 13:36:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.715911
• Title: Optically detected nuclear magnetic resonance of coherent spins in a molecular complex
• Title（参考訳）: 分子複合体におけるコヒーレントスピンの光学的検出核磁気共鳴
• Authors: Evgenij Vasilenko, Vishnu Unni Chorakkunnath, Jeremias Resch, Nicholas Jobbitt, Diana Serrano, Philippe Goldner, Senthil Kumar Kuppusamy, Mario Ruben, David Hunger,
• Abstract要約: 核磁気共鳴(NMR)は、化学分析から量子情報処理まで幅広い応用のための強力なツールである。 ユーロピウム系分子結晶におけるコヒーレント制御された核スピンの光学的読み出しについて報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.036116808275150965
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Nuclear magnetic resonance (NMR) is a powerful tool for applications ranging from chemical analysis to quantum information processing. Achieving optical initialization and detection of molecular nuclear spins promises new opportunities - including improved NMR signals at low magnetic field, sensitivity down to the single-molecule level, and full access to atomically precise molecular architectures for quantum technologies. In this study, we report optical readout of coherently controlled nuclear spins in a europium-based molecular crystal. By harnessing ultra-narrow optical transitions, we achieve optical initialization and detection of nuclear spin states. Through radio-frequency driving, we address two nuclear quadrupole resonances, characterized by narrow inhomogeneous linewidths and a distinct correlation with the optical transition frequency. We implement Rabi oscillations, spin echo and dynamical decoupling techniques, achieving nuclear spin quantum coherence with a lifetime of up to 2 ms. These results highlight the capabilities of optically detected NMR (ODNMR) and underscore the potential of molecular nuclear spins for quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 核磁気共鳴(NMR)は、化学分析から量子情報処理まで幅広い応用のための強力なツールである。 分子核スピンの光学的初期化と検出は、低磁場でのNMR信号の改善、単一分子レベルへの感度低下、量子技術のための原子的に正確な分子構造への完全なアクセスなど、新しい機会を約束する。 本研究では,ユーロピウム系分子結晶におけるコヒーレント制御された核スピンの光学的読み出しについて報告する。 超狭光遷移を利用することにより、核スピン状態の光学的初期化と検出が可能となる。 高周波駆動による2つの核四極子共鳴に対処し、細い不均一線幅と光遷移周波数との明確な相関を特徴とする。 我々は、Rabi振動、スピンエコー、ダイナミックデカップリング技術を実装し、最大2msの寿命で核スピン量子コヒーレンスを達成する。これらの結果は、光学的に検出されたNMR(ODNMR)の能力を強調し、量子情報処理のための分子核スピンの可能性を強調する。

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