混合量子系统:将单分子磁体量子位点与工业硅自旋量子比特耦合
分子自旋多能级量子位(molecular spin qudits)为量子存储器提供了一个极具吸引力的平台,兼具长相干时间和丰富的多能级自旋结构特性。其中,双(酞菁)铽配合物(TbPc2)是该类体系的典型代表,已展示出优异的量子操控性和化学可重复性。在混合量子架构中,TbPc2可充当核心存储单元,而半导体量子位则提供可扩展的读出与耦合功能。本研究展示了构建此类混合系统的重要进展:利用工业级硅基金属氧化物半导体(SiMOS)自旋量子位器件,成功检测了TbPc2分子团簇的电子自旋跃迁。该工作采用了一种紧凑且稳健的读出方案——在保持量子位所有栅极电压于固定工作点的同时施加微波脉冲。这种结合快速绝热通道与自旋选择隧穿效应(RPSS)的协议,既可实现高对比度共振检测,又能避免退耦方案中常见的π脉冲重复校准问题。通过实现分子团簇检测,该研究为分子量子存储器与工业化量子位平台的集成奠定了基础,标志着单分子混合量子技术发展的重要里程碑。