La encapsulación mejora la coherencia cuántica de un qubit de espín molecular en estado sólido

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Química supramolecular
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los giros moleculares ofrecen control atómico para la realización de qubits.
• La manipulación coherente de los qubits de espín es posible con radiación electromagnética.
• Proteger los frágiles qubits de espín en dispositivos de estado sólido de la decoherencia es un gran desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia supramolecular para proteger los qubits de espín molecular contra la decoherencia.
• Para analizar la coherencia cuántica de un qubit encapsulado en comparación con uno sin protección.
• Investigar el efecto de la encapsulación en los tiempos de relajación de los qubits tanto en la solución como en los estados sólidos.

Principales métodos:

• Encapsulación del qubit molecular [Cr(ox) 3 - dentro del helicato diamagnético de tres hilos [Zn2L3] 4+.
• Espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones pulsados (EPR) para analizar la coherencia cuántica.
• Examen de la relajación de espín-espín y de la red de espín en conjuntos de estado sólido con diferentes concentraciones de qubits.

Principales resultados:

• La encapsulación del qubit molecular dentro del helicato diamagnético aumentó sorprendentemente su tiempo de memoria de fase en estado sólido.
• Se observó una mejora significativa de los tiempos de relajación de la red de espín para el qubit protegido en estado sólido.
• El qubit libre no exhibió estas mejoras en los tiempos de relajación.

Conclusiones:

• La encapsulación supramolecular proporciona una estrategia efectiva para proteger los qubits de espín molecular contra la decoherencia en entornos de estado sólido.
• Los tiempos de coherencia mejorados en estado sólido son cruciales para avanzar en el desarrollo de hardware de computación cuántica molecular.
• Este enfoque demuestra un camino hacia qubits moleculares robustos para dispositivos cuánticos de estado sólido.