单分子自旋-光子界面

连接长寿命自旋量子比特与光子的光接口,是量子网络和分布式量子信息处理的核心需求。目前,固态原子缺陷因其固有的自旋和光学相干性而成为领先候选方案。在这些进展的基础上,通过合成定制分子系统代表了该领域的一个根本性转变,其利用了精确的原子控制和一致的从下到上组装。然而,由于缺乏兼具明亮荧光、高光谱稳定性以及基态系统固有的持久自旋寿命的稳健自旋-光子接口,一直无法检测到单个分子量子比特。该团队在此表明,一种嵌入结构匹配的主体晶体中的三重态基态卡宾分子,可作为具有单分子可寻址性的稳健自旋-光子接口。该系统展现出窄带零声子线、超过一小时的光谱稳定性、自旋选择性光学跃迁以及单分子光探测磁共振。相干控制实现了毫秒量级的动力学去耦相干性,以及在 4.5 K 温度下数十毫秒的自旋弛豫。这些结果确立了分子量子比特作为单发射体量子光学的可行平台,同时保留了从下到上化学设计及可加工材料的优势。
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提交arXiv: 2026-05-11 06:59

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