自由基间运动可将磁传感精度推向量子极限

磁敏感自旋关联自由基对(SCRPs)为抗噪声量子计量学提供了理想平台。然而,不可避免的分子间相互作用(如电子-电子偶极耦合与交换耦合)及自由基固有运动产生的有害扰动,通常会降低其作为磁强计的潜力。与此相反,该研究团队证明隐花色素活体化学传感器中通过结构化分子运动调制分子间相互作用,实际上能增强灵敏度,更可推动磁场方向估计精度逼近量子克拉美-罗界,展现出近乎最优的计量性能。 值得注意的是,这种趋近最优化的现象在环境噪声下会被放大,并随着自旋系统复杂度增加而持续存在。这表明此类自然系统固有的扰动机制使其能在量子极限附近运行,从而更高效地从微弱地磁场中提取信息。该发现为利用电子自旋-自旋相互作用中运动诱导调制的基本物理原理,来设计新兴分子量子信息技术的高效调控方法提供了可能。

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