偶极耦合核自旋的连续追踪、稳定、大偏角轨迹
量子物理
2026-01-12 v2 介观与纳米尺度物理
化学物理
摘要
我们报道了一种在固体中激发、稳定并连续追踪偶极耦合核自旋的 Bloch 球轨道的实验方法。我们在一个金刚石中超极化 13C 核自旋的模型系统上展示了这些结果。在无量子控制时,自旋间耦合导致在 T2*=1.5ms 内的快速自旋衰减。我们阐明一种方法,可在高达 16 度的偏角立体角下,将轨迹保持超过 T2'>27s,即使在强自旋间耦合存在时亦然。这利用了一种新颖的自旋驱动策略,其将自旋热化至长寿命偶极多体态,同时将其驱动于高度稳定的轨道中。我们展示自旋的运动可在 Bloch 球上以准连续方式在三维中追踪超过 35s。在此期间自旋完成 >68,000 个闭合进动轨道,展现出高稳定性与抗误差鲁棒性。我们通过实验探测了向此类刚性运动的瞬态逼近过程,从而展示构建高度稳定的“定制”自旋轨迹的能力。我们的结果提出了通过周期驱动稳定与探测强耦合量子系统的新途径,并预示刚性自旋轨道在量子传感中的强大应用。
引用
@article{arxiv.2206.14945,
title = {Continuously tracked, stable, large excursion trajectories of dipolar coupled nuclear spins},
author = {Ozgur Sahin and Hawraa Al Asadi and Paul Schindler and Arjun Pillai and Erica Sanchez and Matthew Markham and Mark Elo and Maxwell McAllister and Emanuel Druga and Christoph Fleckenstein and Marin Bukov and Ashok Ajoy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.14945},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 16 figures. SI: 4 pages, 7 figures. 1 anc movie file (also available on Youtube)