基于室温量子传感器的氮-14核四极共振光谱
介观与纳米尺度物理
2025-01-14 v2 量子物理
摘要
核四极共振 (NQR) 光谱通过核自旋与局域场之间的独特耦合，揭示材料和分子中的化学键模式。然而，传统的 NQR 技术需要大量核团才能产生可检测信号，从而阻碍了对单个分子的研究，并掩盖了由于局部扰动或变形导致的分子间差异。光学活性电子自旋量子比特，如金刚石中的氮空位 (NV) 中心，促进了对单个核通过其局域磁耦合的检测和控制。本文我们利用 NV 中心在室温下对其关联氮-14 (N) 核进行 NQR 光谱。通过绘制核四极哈密顿量，我们分辨出单个核之间的细微差异。测量进一步揭示了 NV 中心电子自旋哈密顿量参数与 N 四极哈密顿量参数之间的相关性，以及一种由于对称性破坏而产生的此前未报道的哈密顿量项。我们进一步设计脉冲序列以使用核四极哈密顿量对 N 核态进行初始化、读出和量子演化控制。
引用
@article{arxiv.2405.14859,
title = {Quadrupolar resonance spectroscopy of individual nuclei using a room-temperature quantum sensor},
author = {S. Alex Breitweiser and Mathieu Ouellet and Tzu-Yung Huang and Tim H. Taminiau and Lee C. Bassett},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.14859},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 10 figures