Transiciones de reloj de ingeniería en complejos de lantánidos moleculares

Área de la Ciencia:

• Tecnologías cuánticas
• Magnetismo molecular
• La computación cuántica

Sus antecedentes:

• Los complejos de lantánidos moleculares (Ln) son clave para las tecnologías cuánticas.
• Los complejos Ln de alta simetría forman sistemas cuánticos de dos niveles para los qubits magnéticos.
• La reducción de la simetría en los complejos Ln mejora la coherencia a través de las transiciones de reloj.

Objetivo del estudio:

• Investigar complejos de holmio (HoIII) de nueve coordenadas para aplicaciones cuánticas.
• Detalle el impacto del entorno del ligando en las propiedades del campo cristalino.
• Demostrar la sintonizabilidad de las transiciones de reloj para mejorar el rendimiento del qubit.

Principales métodos:

• Espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones de alta frecuencia (EPR) de un solo cristal.
• Cálculos químicos cuánticos de alto nivel desde el principio.
• Síntesis y caracterización de los complejos [HoIII L1 L2] con ligandos L2 variables (F- o MeCN).

Principales resultados:

• La simetría de pseudo-4 pliegues en [HoIII L1 F] crea una fuerte anisotropía axial y un cuasi-doblete de estado fundamental mJ = ±8.
• Se observó una transición de reloj gigante de 116,4 ± 1,0 GHz en el complejo de fluoruro.
• La sustitución de F- por MeCN (en [HoIII L1 MeCN]) aumentó la frecuencia de transición del reloj en un factor de 2,2.

Conclusiones:

• La ingeniería de campo de cristal ofrece una ruta para ajustar las frecuencias de transición del reloj en los qubits moleculares.
• El aumento de la frecuencia de transición del reloj mejora la coherencia al reducir la sensibilidad al ruido magnético.
• Estos hallazgos allanan el camino para el desarrollo de robustos qubits moleculares para tecnologías cuánticas.