利用半导体纳米线中的核自旋极化涨落

在凝聚态系统中首次测量核磁共振后不久，Bloch预测了N个自旋系综的极化中存在与$1/\sqrt{N}$成正比的统计涨落。Sleator等人首次观察到的所谓“自旋噪声”最近已成为纳米级磁共振成像（nanoMRI）的关键因素。这种突出地位是MRI分辨率提高到优于100 nm^3的直接结果，在这个尺度上，统计自旋涨落开始主导极化动力学。我们展示了一种技术，通过利用这些涨落产生比自然热分布更大且更窄的极化，在纳米级核自旋系综中创建自旋有序。我们聚焦于包含约10^6个磷和氢自旋的系综，这些自旋与单个InP和GaP纳米线（NWs）及其含氢吸附层相关。我们实时监测、控制和捕获系综自旋极化的涨落，并将其存储较长时间。这种对大极化涨落的选择性捕获可能为增强纳米级核自旋体积产生的微弱磁信号提供途径。该方案也可能有助于初始化固态中电子自旋量子比特的核超精细场。