基于三重态对状态的量子传感:一项理论研究

分子量子传感器代表着纳米尺度核磁共振信号和交流磁场检测的前沿领域,有望实现单质子灵敏度。虽然并五苯分子的三重态提供了一种可行的传感架构,但通过并五苯二聚体单线态裂变产生的三重态对态,能借助量子纠缠实现更灵活的量子操控。该工作模拟了光激发并五苯二聚体经由分子内单线态裂变产生的自旋极化五重态流形的量子传感效能。采用Lindblad主方程方法,研究人员模拟了三重态对态在标准动态解耦序列(包括自旋回波、XY4和XY8)下的演化过程,并与传统并五苯单体基准进行了直接性能对比。尽管两种架构在孤立单自旋检测中表现出相当的灵敏度,但研究发现二聚体架构在检测核自旋小型系综时具有更优的相互作用截面。推导出的荧光调制解析表达式表明,在低磁场区域灵敏度达到最优,并随传感协议中脉冲数量呈比例提升。该研究为利用高自旋多激子态作为化学可调谐的高灵敏度量子探针奠定了理论基础。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-31 09:51

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