制备与探测分子的自旋压缩态
极性分子因其强长程偶极相互作用、对电磁场的广泛敏感性以及对标准模型之外潜在物理的敏感度,成为量子增强传感和基础物理精密测试的有前景平台。然而,在分子系统中创建计量学上有用的纠缠态一直难以实现。这里,该团队报告了在光学镊子阵列中捕获的极性CaF分子中首次观测到一类计量学上有用的纠缠态——自旋压缩态。自旋自由度编码在由偶极交换相互作用直接耦合的转动能级中。通过利用适当的动态退耦方案,该团队从直接交换相互作用中观测到高达3.0(3)分贝的计量增益(未修正测量时为2.2(3)分贝)。利用Floquet工程,该工作进一步实现了更丰富的哈密顿量,在保持自旋压缩的同时发展了更长程的量子关联。通过位点和自旋分辨测量,该团队展示了这些纠缠态增强了对均匀场和空间变化场的灵敏度,并揭示了强烈的非经典关联,包括二分纠缠和爱因斯坦-波多尔斯基-罗森操控。最后,该团队将自旋压缩态转移到长寿命且无相互作用的超精细态中,计量增强持续长达100毫秒。该工作的结果确立了分子光学镊子阵列作为生成、控制、表征和存储分子纠缠态的可扩展平台,为量子增强传感和基础物理精密测试开辟了新机遇。

