在DNA折纸上图案化可编程自旋阵列用于量子技术
量子物理
2025-09-16 v1 介观与纳米尺度物理
生物物理
摘要
以纳米级空间精度可控组装固态自旋是量子技术面临的一项突出挑战。在此，我们将基于DNA的图案化技术与金刚石中的氮-空位（NV）系综量子传感器相结合，以形成并感知可编程的二维自旋阵列。我们利用DNA折纸术控制螯合Gd自旋的间距，并通过观察到的邻近NV的弛豫率与每个折纸单元上设计的Gd自旋数量之间的线性关系得以验证。我们进一步证明，DNA折纸提供了一种在金刚石表面功能化自旋的稳健方法，因为它能保持邻近浅层NV中心的电荷态和自旋相干性。我们的工作实现了有序、强相互作用自旋网络的形成与探测，在量子传感和量子模拟中具有应用前景。我们定量讨论了纠缠增强计量学和高通量蛋白质组学的前景。
引用
@article{arxiv.2509.10760,
title = {Patterning programmable spin arrays on DNA origami for quantum technologies},
author = {Zhiran Zhang and Taylor Morrison and Lillian Hughes and Weijie Wu and Ruiyao Liu and Dolev Bluvstein and Norman Yao and Deborah Fygenson and Ania C. Bleszynski Jayich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10760},
year = {2025}
}