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I sistemi di spin molecolari sono promettenti candidati per lo sviluppo di futuri dispositivi quantistici. In effetti, essi possono essere sintetizzati in grandi insiemi di sistemi identici, e le loro proprietà fisiche possono essere modificate chimicamente. Negli ultimi anni, la maggior attenzione è stata dedicata agli insiemi di spin s D 1=2, coerentemente accoppiati con un modo del campo elettromagnetico quantizzato nel regime di bassa eccitazione. Ad oggi, anche i cluster di spin molecolari sono di gran interesse. Questi ultimi possono essere sintetizzati con grandi valori di spin e con una vasta varietà di differenti schemi energetici. In questo lavoro, abbiamo indagato teoricamente il caso di spin s D 1 nel limite di alta eccitazione. I risultati ottenuti, per i diversi schemi energetici degli spin s D 1, sono confrontati col caso di due insiemi di spin s D 1=2. Quello che si trova è che lo spettro energetico tende a quello di un insieme di spin accoppiato ad un campo elettromagnetico classico. Tuttavia, la presenza di entanglement tra spin e radiazione e tra gli spin nello stato fondamentale del sistema, suggerisce chiare caratteristiche tipiche della meccanica quantistica in un supposto limite classico.

Molecular spin systems are promising candidates for the implementation of future quantum devices. In fact, they can be synthesized in large ensembles of identical systems, and their physical properties can be tailored at the chemical level. In recent years, most attention has been devoted to the ensembles of s D 1=2 spins, coherently coupled with one mode of the quantized electromagnetic field and in the low-excitation regime. Further opportunities are in principle offered by molecular spin clusters, where one can find larger spins and and a variety of level schemes. Here we theoretically investigate the case of s D 1 in the high excitation limit. We compare the results obtained for different level schemes of the spins and contrast them with the case of two ensembles of s D 1=2 spins. We find that the energy spectrum approaches that of a spin ensemble coupled to a classical field. On the other hand, the presence in the system ground state of spin-photon and spin-spin entanglement provides evidence of clear quantum-mechanical features in such supposed classical limit.