Coerência de spins únicos acoplados a um banho de spins nucleares de densidade variável

A dinâmica de spins eletrônicos e nucleares individuais em uma rede de diamante com diferentes concentrações de spins nucleares ^13C é investigada. Mostra-se que o controle coerente de até três núcleos individuais em um denso cluster de spins nucleares é viável. As decaídas de indução livre de estados Bell de spins nucleares e das coerenças nucleares únicas entre spins nucleares ^13C são comparadas e analisadas. Foi encontrada uma redução no tempo de decaimento por indução livre T₂^ e um tempo de coerência T₂ com o aumento na concentração de spins nucleares. Para diamante puro, observa-se T₂^ de até 30 e T₂ de até 0,65 ms para o spin eletrônico. A dependência da concentração de ^13C de T₂^ é explicada por interações de contato de Fermi e dipolares com núcleos na rede. Foi constatado que T₂ diminui aproximadamente como 1/n, onde n é a concentração de ^13C, correspondente à linha teórica relatada de T₂ para um spin eletrônico interagindo com um banho de spins nucleares.