Explorando los estados de cuarteto molecular fotogenerado como qubits y qudits de espín

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Sistemas de espín molecular
• La fotoquímica

Sus antecedentes:

• Los sistemas de espín molecular ofrecen propiedades sintonizables y largos tiempos de coherencia para aplicaciones cuánticas.
• Los sistemas fotogenerados pueden prepararse en estados de espín bien definidos a temperaturas modestas.

Objetivo del estudio:

• Investigar un sistema de espín molecular fotogenerado compuesto por perileno bis (dicarboximida) (PDI) y un radical de nitróxido (TEMPO).
• Evaluar el potencial del sistema como un qubit para la ciencia de la información cuántica.

Principales métodos:

• Espectroscopia óptica
• Técnicas de resonancia paramagnética de electrones
• Experimentos de nutación transitoria
• Experimentos con las oscilaciones de Rabi

Principales resultados:

• La fotoexcitación forma un estado cuarteto con una vida útil de polarización de espín > 0,1 ms.
• Se observaron tiempos de coherencia de ~ 1,8 μs a 80 K.
• Se realizaron más de 60 operaciones lógicas de un solo qubit a 80 K.
• El acoplamiento hiperfino en el estado de cuarteto se resolvió a través de EPR transitorio.

Conclusiones:

• El sistema PDI-TEMPO demuestra su viabilidad como un qubit fotogenerado multinivel.
• Sus propiedades son adecuadas para el procesamiento de información cuántica a temperaturas modestas.