共价有机框架材料的超长室温量子比特寿命

分子电子自旋量子比特具有原子级可调性和室温量子相干特性。通过将其集成到设计的固态基质中,可以提升其性能以适用于常温量子信息技术。本研究展示了共价有机框架(COF)作为可编程稳定有机自由基量子比特基质的能力,实现了自旋-声子和自旋-自旋相互作用战略优化。利用经典硼酸酯框架COF-5和COF-108负载类半醌自由基量子比特,该团队在298 K下实现了超长自旋弛豫时间(T1 > 300微秒),性能超越多数分子量子比特并媲美无机自旋缺陷。自旋弛豫的抑制归因于刚性中性结构及碳中心自旋分布有效弱化了自旋-声子耦合。对两种COF材料采用动态解耦方法后,其量子相干性得到提升,实现了对1H、11B和13C等核自旋的室温检测。该工作确立了COF作为定制量子材料的地位,为室温核自旋量子传感开辟了新途径。

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