Rilevamento ottico del controllo coerente dello spin nucleare in un sistema molecolare a temperatura ambiente

Abstract degli autori

I sistemi molecolari con spin elettronici indirizzabili otticamente stanno emergendo come piattaforme versatili per il sensing quantistico, grazie alle proprietà regolabili dei qubit e al controllo spaziale su scala molecolare. Grazie ai tempi di vita più lunghi, gli spin nucleari accoppiati rappresentano una risorsa interessante per migliorare le prestazioni del sensing. Nei sistemi molecolari di spin, la capacità di inizializzare, controllare coerentemente e leggere gli spin nucleari a temperatura ambiente è cruciale per ottenere questi vantaggi. Qui presentiamo il primo rilevamento ottico della risonanza magnetica nucleare e del controllo coerente degli spin nucleari con un sistema molecolare a temperatura ambiente. In particolare, dimostriamo oscillazioni di Rabi rilevate otticamente degli spin nucleari di $^{14}$N nello stato di tripletto fotoeccitato del cromoforo organico 6,13-diazapentacene. Il forte accoppiamento iperfine tra lo spin elettronico e i nuclei di $^{14}$N aumenta la frequenza di Rabi nucleare, consentendo rapide rotazioni coerenti degli spin nucleari. Questo lavoro pone le basi per sfruttare gli spin nucleari come memorie per potenziare il sensing quantistico basato su molecole.