論文の概要: Robust AC vector sensing at zero magnetic field with pentacene
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06272v1
- Date: Sat, 06 Dec 2025 03:49:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.278205
- Title: Robust AC vector sensing at zero magnetic field with pentacene
- Title（参考訳）: ペンタセンによるゼロ磁場におけるロバスト交流ベクトル検出
- Authors: Boning Li, Garrett Heller, Jungbae Yong, Alexander Ungar, Hao Tang, Guoqing Wang, Patrick Hautle, Yifan Quan, Paola Cappellaro,
- Abstract要約: 電子スピンに基づく量子センサは、マイクロ波磁場の強力なプローブとして出現している。
ここでは,ペンタセン分子の光励起スピン三重項を用いたマイクロ波ベクトル磁気学を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.7221176995052
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum sensors based on electronic spins have emerged as powerful probes of microwave-frequency fields. Among other solid-state platforms, spins in molecular crystals offer a range of advantages, from high spin density to functionalization via chemical tunability. Here, we demonstrate microwave vector magnetometry using the photoexcited spin triplet of pentacene molecules, operating at zero external magnetic field and room temperature. We achieve full three-dimensional microwave field reconstruction by detecting the Rabi frequencies of anisotropic spin-triplet transitions associated with two crystallographic orientations of pentacene in deuterated naphthalene crystals. We further introduce a phase alternated protocol that extends the rotating-frame coherence time by an order of magnitude and enables sensitivities of approximately $1~μ\mathrm{T}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$ with sub-micrometer spatial resolution. These results establish pentacene-based molecular spins as a practical and high-performance platform for microwave quantum sensing in addition to demonstrating control techniques broadly applicable to other molecular and solid-state spin systems.
- Abstract（参考訳）: 電子スピンに基づく量子センサは、マイクロ波磁場の強力なプローブとして出現している。
他の固体のプラットフォームの中で、分子結晶中のスピンは、高いスピン密度から化学調整性による機能化まで、様々な利点をもたらす。
ここでは, ペンタセン分子の光励起スピン三重項を用いたマイクロ波ベクトル磁気測定を行い, 外部磁場ゼロ, 室温で動作した。
我々は, ナフタレン結晶中のペンタセンの2つの結晶配向に伴う異方性スピン-トリップレット遷移のラビ周波数を検出することにより, 完全な3次元マイクロ波電界再構成を実現する。
さらに、回転フレームのコヒーレンス時間を桁違いに拡張し、約1〜μ\mathrm{T}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$の感度をサブマイクロメートル空間分解能で実現する位相交互プロトコルを導入する。
これらの結果は、マイクロ波量子センシングのための実用的で高性能なプラットフォームとしてペンタセン系分子スピンを確立し、他の分子スピン系や固体スピン系にも広く適用可能な制御技術を実証した。
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