論文の概要: Long-Lived Mechanically-Detected Molecular Spins for Quantum Sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.04708v1
- Date: Thu, 05 Mar 2026 01:18:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-06 22:06:11.018691
- Title: Long-Lived Mechanically-Detected Molecular Spins for Quantum Sensing
- Title（参考訳）: 量子センシングのための長寿命機械的検出分子スピン
- Authors: Sahand Tabatabaei, Pritam Priyadarsi, Daniel Tay, Namanish Singh, Pardis Sahafi, Andrew Jordan, Raffi Budakian,
- Abstract要約: 個々のスピンに基づく量子センサーは、凝縮物質、化学、生物学における局所磁場への前例のないアクセスを提供する。
分子電子スピン、超感度機械読み取り、ハミルトン工学を組み合わせたナノスケールセンシングプラットフォームを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9368753183086049
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum sensors based on individual spins provide unprecedented access to local magnetic fields in condensed matter, chemistry, and biology, with solid-state defect spins emerging as the leading platform. However, their molecular-sensing capabilities are limited by confinement to a host lattice, which prevents placement in close proximity to a target molecule. Molecular spins offer an alternative, enabling chemical tunability and flexible positioning relative to the target system. Here we present a nanoscale sensing platform that combines molecular electron spins, ultrasensitive mechanical readout, and Hamiltonian engineering. Using a modified XYXY dipolar decoupling sequence, we suppress electron-electron dipolar interactions across a broad distribution of control fields, extending coherence times to $\sim 400~μ$s in an attoliter-scale droplet containing $\sim$100 trityl-OX063 radicals. Leveraging this sequence, we demonstrate frequency-selective detection of nanotesla-scale AC fields and perform sensing and spectroscopy of small, local nuclear-spin ensembles. Collectively, these results establish SQUINT (Spin-based QUantum Integrated Nanomechanical Transduction) as a framework for quantum sensing that affords molecular-level control over sensor properties and enables direct integration into complex molecular targets.
- Abstract（参考訳）: 個々のスピンに基づく量子センサーは、凝縮物質、化学、生物学における局所磁場への前例のないアクセスを提供し、固体欠陥スピンが主要なプラットフォームとして出現する。
しかし、それらの分子センシング能力はホスト格子に閉じ込めることによって制限され、標的分子に近づかない。
分子スピンは、化学的なチューニング性と、標的系に対する柔軟な位置決めを可能にする代替手段を提供する。
ここでは、分子電子スピン、超感度機械的読み出し、ハミルトン工学を組み合わせたナノスケールセンシングプラットフォームを提案する。
改良されたXYXY双極性デカップリング配列を用いて、コントロールフィールドの広い分布における電子-電子双極子相互作用を抑え、コヒーレンス時間を$\sim 400~μ$sに拡張し、$\sim$100 トリチル-OX063ラジカルを含むアトリットルスケールの液滴中の$\sim 400~μ$sとする。
このシーケンスを利用して、ナノテスラスケールの交流電場を周波数選択的に検出し、小型で局所的な核スピンアンサンブルのセンシングと分光を行う。
これらの結果は、SQUINT (Spin-based QUantum Integrated Nanomechanical Transduction) を、センサー特性の分子レベル制御と複雑な分子標的への直接統合を可能にする量子センシングのフレームワークとして確立している。
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