El aumento del campo de cristal impulsa el acoplamiento intermedio y minimiza la decoherencia en los qubits de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• El control del campo cristalino (CF) es crucial para minimizar la decoherencia en los qubits de iones de tierras raras (RE).
• Los enfoques CF actuales se centran principalmente en los efectos de simetría en las propiedades magnéticas.

Objetivo del estudio:

• Aumentar la magnitud de los efectos del campo cristalino mediante el control del estado de oxidación del RE.
• Explorar el régimen de acoplamiento intermedio en óxidos de perovskita dopados con Pr4+ para mejorar las propiedades de los qubits.

Principales métodos:

• Se han investigado redes de óxido de perovskita dopadas con Pr4+ (BaSnO3 y BaZrO3).
• Utilizó la covalencia metal-ligando 4f mejorada para crear escalas de energía CF competitivas con el acoplamiento de espín-órbita.
• Sistemas examinados definidos por acoplamiento intermedio (IC) que apagan el momento angular orbital.

Principales resultados:

• Se ha demostrado una gran interacción hiperfina (A_iso = 1800 MHz) para Pr⁴⁺.
• Se logró una manipulación de espín coherente (Q_M hasta ~400) en 0.1Pr:BSO a 5 K.
• Mostró una mejora significativa en el límite de temperatura (T * = 60 K) para la coherencia de qubits en comparación con otros qubits de iones RE.

Conclusiones:

• El cambio a un régimen de acoplamiento intermedio a través de Pr4+ permite la sintonización química de los estados acoplados de órbita de espín de un solo ion.
• El control mejorado de la FC en óxidos dopados con Pr4+ ofrece una vía prometedora para el desarrollo avanzado de qubits.
• El estudio va más allá del límite iónico tradicional para los qubits de iones RE, abriendo nuevas vías para las tecnologías cuánticas.