基于 NV 松弛计的铜-磷啶吡啶电子自旋量子感测
量子物理
2025-11-06 v1 化学物理
摘要
分子自旋系统是量子信息处理和纳米尺度感测的有前景的候选材料，但其在室温下进行表征仍具有挑战性，由于快速的自旋退相干。在本工作中，我们使用浅层氮空位 (NV) 中心的 松弛计探测铜磷啶吡啶 (CuPc) 薄膜中的电子自旋集合。在除去 NV-CuPc 相互作用的显著氢核自旋谱线后，我们进一步提取了 CuPc 自旋集合的关键参数，包括其相关时间和局部晶格取向，这些参数在批量电子共振实验中无法测得。我们对实验结果的分析确认，电子-电子相互作用在室温下主导 CuPc 的退相干动力学。此外，我们展示了 CuPc 增强的 NV 松弛计可作为估计 NV 深度约 ~nm 精度的可靠方法。我们的结果确立了 NV 中心作为分子自旋系统的强大探针，为分子 qubit、自旋浴工程和混合量子材料提供了洞见，并为其应用（如分子尺度量子处理器和基于自旋的量子网络）提供了潜在路径。
引用
@article{arxiv.2511.03200,
title = {Quantum Sensing of Copper-Phthalocyanine Electron Spins via NV Relaxometry},
author = {Boning Li and Xufan Li and Yifan Quan and Avetik R Harutyunyan and Paola Cappellaro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.03200},
year = {2025}
}