論文の概要: Hybrid Quantum Systems: Coupling Single-Molecule Magnet Qudits with Industrial Silicon Spin Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10110v1
• Date: Sat, 11 Oct 2025 08:41:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:29.788687
• Title: Hybrid Quantum Systems: Coupling Single-Molecule Magnet Qudits with Industrial Silicon Spin Qubits
• Title（参考訳）: ハイブリッド量子システム:シリコンスピン量子ビットによる単一分子マグネット量子の結合
• Authors: Daniel Schroller, Daniel Sitter, Thomas Koch, Viktor Adam, Noah Glaeser, Clement Godfrin, Stefan Kubicek, Julien Jussot, Roger Loo, Yosuke Shimura, Danny Wan, Yaorong Chen, Mario Ruben, Kristiaan De Greve, Wolfgang Wernsdorfer,
• Abstract要約: Terbium bis (phthalocyaninato) (TbPc$$) はそのようなシステムを実証する。 ハイブリッド量子メモリでは、TbPc$$が主記憶素子として機能し、半導体量子ビットは読み出しとカップリングを提供する。 工業的に製造されたシリコン-酸化物-半導体(SiMOS)スピン量子ビットを用いて、TbPc$$分子のアンサンブルの電子スピン遷移を検出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Molecular spin qudits offer an attractive platform for quantum memory, combining long coherence times with rich multi-level spin structures. Terbium bis(phthalocyaninato) (TbPc$_2$) exemplifies such systems, with demonstrated quantum control and chemical reproducibility. In hybrid quantum architectures, TbPc$_2$ can act as the primary memory element, with semiconductor qubits providing scalable readout and coupling. Here we present a step toward such a hybrid system: using an industrially manufactured silicon metal-oxide-semiconductor (SiMOS) spin qubit to detect electronic spin transitions of an ensemble of TbPc$_2$ molecules. The readout is based on a compact and robust protocol that applies a microwave pulse while all gate voltages defining the qubit are held at a fixed operating point. This protocol, which combines simultaneous Rapid adiabatic Passage and Spin- Selective tunneling (RPSS), enables high-contrast resonance detection and avoids repeated $\pi$-pulse recalibration common in decoupling schemes. By demonstrating ensemble detection, we establish a foundation for integrating molecular quantum memories with industrial qubit platforms and mark an important step toward single-molecule hybrid quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 分子スピンキューディットは、長いコヒーレンス時間と豊富なマルチレベルスピン構造を組み合わせた、量子メモリのための魅力的なプラットフォームを提供する。 Terbium bis (phthalocyaninato) (TbPc$_2$) は量子制御と化学再現性を示す。 ハイブリッド量子アーキテクチャでは、TbPc$_2$が主記憶素子として機能し、半導体量子ビットはスケーラブルな読み出しと結合を提供する。 本稿では, 工業的に製造されたシリコン-酸化物-半導体(SiMOS)スピン量子ビットを用いて, TbPc$_2$分子の電子スピン遷移を検出するハイブリッドシステムを提案する。 読み出しはマイクロ波パルスを印加するコンパクトでロバストなプロトコルに基づいており、キュービットを定義する全てのゲート電圧は固定動作点に保持される。 このプロトコルは、高速断熱路とスピン選択トンネル(RPSS)を同時に組み合わせて、高コントラスト共鳴検出を可能にし、デカップリング方式で一般的な$$\pi$-pulse再校正を回避する。 アンサンブル検出を実証することにより、分子量子メモリを産業用量子ビットプラットフォームに統合する基盤を確立し、単一分子ハイブリッド量子技術に向けた重要なステップを示す。

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