具有9.2GHz钟跃迁的Lu(II)化合物中的自旋-声子耦合与弛豫时间

在原子钟跃迁频率下工作的电子自旋量子比特展现出超长相干时间,这使其成为可扩展量子信息应用的有力候选者。在固态系统中,量子比特与晶格声子的相互作用对自旋弛豫(T1)和退相干(T2)起着关键作用。该研究团队对一个具有显著钟跃迁特征的Lu(II)配合物自旋量子比特进行第一性原理计算,通过采用先进的电子结构方法,定量评估了声子对作为主要自旋-晶格耦合机制的超精细相互作用的影响。将声子诱导的涨落视为一阶微扰,研究人员运用Redfield主方程计算了T1和T2及其温度依赖性:对于T1采用二次量子化形式描述声子相互作用,而T2则通过在全布里渊区内显式积分声学声子贡献进行评估。计算结果重现了实验观测到的T2磁场依赖性(包括0.43T附近的相干峰),尽管T1和T2绝对值存在1-2个数量级差异。分析表明,T1主要由纵波声子主导,而T2受中波长、中能区声学模式影响最显著。这些发现定量论证了钟跃迁对自旋量子比特相干性的保护效应,并为评估其他分子自旋量子比特中的自旋-声子相互作用提供了可移植的计算框架。

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