論文の概要: Triangulene-based diradicals as a blueprint for molecular quantum platforms with optical addressability and long spin coherence times
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08634v1
- Date: Thu, 09 Jul 2026 16:04:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.587276
- Title: Triangulene-based diradicals as a blueprint for molecular quantum platforms with optical addressability and long spin coherence times
- Title（参考訳）: 光アドレス性と長いスピンコヒーレンス時間を持つ分子量子プラットフォームのための青写真としてのトライアングルレン系ダイラディカル
- Abstract要約: トライアングルレンの電子構造,アザカチオン誘導体,および2,6,10-トリ-テルト-ブチル-4,8,12-トリメシチル-トラングルレンの結晶を解明する。
その結果、スピンデコヒーレンスとスピン選択励起状態過程の統一された第一原理理論の基礎が前進した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.329708057847306
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The identification of molecules that combine long spin coherence times and efficient spin-optical interfaces, ideally at room temperature, is pivotal towards the development of molecular quantum technology. By means of advanced first-principles methods, we here unravel the electronic structure for triangulene (1), its aza-cation derivative (2), and the crystal of 2,6,10-tri-tert-butyl-4,8,12-trimesityl-triangulene (3), and show that these organic diradicals possess a triplet ground state well separated from the first singlet excited state approaching 0.5 eV, closely resembling solid-state defects like nitrogen vacancy centers. In addition, we compute spin decoherence times due to the interaction with phonons and surrounding nuclear spins, showing that a deuterated molecule of 3 in a nuclear spin-free environment would support $T_2 = 0.21$ ms at 10 K. Importantly, we show that the engineering of specific low-energy vibrations could significantly improve $T_2$ toward the limit imposed by the molecular core spin relaxation, here estimated to be as long as $T_1=27$ ms at 300 K for 2. Finally, we compute two-phonon contributions to inter-system crossing at 300 K for2 as a luminescent prototype, and find that it is highly spin-selective, supporting the possibility to engineer optical read out and spin initialization. These results advance a unified first-principles theoretical foundation of spin decoherence and spin-selective excited-state processes and point to novel chemical design strategies for optically addressable, highly coherent molecular qubits.
- Abstract（参考訳）: 長いスピンコヒーレンス時間と効率的なスピン光学界面を組み合わせた分子の同定は、理想的には室温で、分子量子技術の発展に向けて重要である。
先進的な第一原理法により, トライアングルレン(1), そのアザカチオン誘導体(2)および2,6,10-トリ-テルト-ブチル-4,8,12-トリメシチル-トラングルレン(3)の電子構造を解明し, 窒素空孔中心のような固体欠陥によく似た, 0.5eVに接近する第一一重項励起状態からかなり離れた三重項基底状態を有することを示す。
さらに, 核スピンフリー環境下での3の重水素化分子が10Kで$T_2 = 0.21$msを担うことが示され, 分子核スピン緩和によって課される限界に対して, 特定の低エネルギー振動の工学的改良により, 2Kで300Kで$T_1=27$msと推定される, スピンデコヒーレンス時間を計算した。
最後に,300 K for2におけるシステム間交差に対する2フォノンの寄与を発光試薬として計算し,高いスピン選択性を示し,光読み出しとスピン初期化の可能性を実証した。
これらの結果は、スピンデコヒーレンスとスピン選択励起状態過程の統一された第一原理理論の基礎を前進させ、光学的に対応可能な高コヒーレントな分子量子ビットのための新しい化学設計戦略を示唆している。
関連論文リスト
- Understanding the spin coherence of molecular photoexcited triplet states from first principles [0.0]
有機分子中の光励起スピントリップ状態は、室温での高光スピンコントラストの支持に優れている。
室温光検出スピンコヒーレンスのためのベンチマーク分子系のハーン・エチョデコヒーレンスを系統的に検討した。
ゼロフィールドデコヒーレンスはゲストの6つの核によって駆動されるが、ハイフィールドデコヒーレンスはホストの600個の核によって駆動される。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-09-15T08:43:40Z) - Towards second-long electron spin coherence of a telecom quantum emitter in naturally abundant CeO$_2$ [0.0]
エルビウムドープ酸化セリウム(CeO$$)は、ホストマトリックス中の核スピンの超低濃度のため魅力的な候補である。
希薄ドーピング濃度(約10ppb)とケルビン以下の温度では,クロック遷移近傍での動作により,コヒーレンス時間が第2の時間スケールに近づくことが示されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-05-08T06:36:32Z) - Optically Addressable Molecular Spins at 2D Surfaces [1.5335369857810033]
表面上の量子スピンセンサーは原子分解能と量子制限感度を提供する。
表面上で直接量子スピンセンサを実現するハイブリッド分子2Dアーキテクチャを実証する。
これらの分子スピンは、長いコヒーレンス、光学的アドレナビリティ、界面の汎用性を持つ表面量子センサーを形成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-01-27T19:00:06Z) - Spin decoherence in molecular crystals: nuclear v.s. electronic spin baths [39.82297810922261]
デコヒーレンス(decoherence)として知られる2つの量子状態間の相対位相に関する情報の喪失は、電子常磁性分光における分解能を制限する。
電子スピン濃度が1mM以下である場合にのみ、核スピンが脱コヒーレンスの主源となることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-25T10:57:20Z) - Enhancing the ODMR Signal of Organic Molecular Qubits [0.0]
量子情報科学とセンシングでは、電子スピンは光学-スピン界面によって特定の偏光に精製されることが多い。
ダイヤモンド-NVセンターと遷移金属はどちらも、これらのいわゆるカラーセンターの優れたプラットフォームである。
そこで本研究では,単子集団を三重項$M_S=pm1$サブレベルに戻すことにより,光学的に検出された磁気共鳴信号を改善することを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-28T05:48:36Z) - Computational Insights into Electronic Excitations, Spin-Orbit Coupling
Effects, and Spin Decoherence in Cr(IV)-based Molecular Qubits [63.18666008322476]
効率的な分子量子ビットの化学設計を支援することを目的としたCr(IV)系分子の鍵となる性質に関する知見を提供する。
一軸ゼロフィールドスプリッティング(ZFS)パラメータの符号は、すべての考慮された分子に対して負であることが判明した。
我々は、53ドルCr核スピンと13C核スピンと1H核スピンとの(超)超微細結合を定量化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-01T01:23:10Z) - High-resolution 'magic'-field spectroscopy on trapped polyatomic
molecules [62.997667081978825]
分子の冷却とトラップの急速な進歩は、捕捉された二原子分子の高分解能分光の最初の実験を可能にした。
この研究を多原子分子に拡張することは、より複雑な幾何学とさらなる内部自由度のために、ユニークな機会をもたらす。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-21T15:46:17Z) - Relativistic aspects of orbital and magnetic anisotropies in the
chemical bonding and structure of lanthanide molecules [60.17174832243075]
本研究では, 重同族ランタノイドEr2およびTm2分子の電子的およびロ-振動状態について, 最先端相対論的手法を適用して検討した。
我々は、91のEr2と36のTm2電子ポテンシャルを2つの基底状態原子に解離させることで、信頼できるスピン軌道と相関による分裂を得ることができた。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-06T15:34:00Z) - Chemical tuning of spin clock transitions in molecular monomers based on
nuclear spin-free Ni(II) [52.259804540075514]
単核ニッケル錯体の電子スピン準位が最も低い2つの電子準位の間に、大きさの大きい量子トンネル分割が存在することを報告する。
このギャップに関連するレベルの反交差(磁気時計遷移)は、熱容量実験によって直接監視されている。
これらの結果と、対称性によってトンネルが禁止されているCo誘導体との比較は、クロック遷移が分子間スピン-スピン相互作用を効果的に抑制することを示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-04T13:31:40Z) - Room Temperature Coherent Control of Spin Defects in hexagonal Boron
Nitride [0.0]
スピン状態がアクセス可能な固体の光学活性欠陥は、固体量子情報やセンシング用途の候補として有望である。
六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるホウ素空孔中心のアンサンブルのコヒーレント制御の実現
量子技術におけるファン・デル・ワールス材料の利用には,本研究の成果が重要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-23T16:31:37Z) - The limit of spin lifetime in solid-state electronic spins [77.34726150561087]
最大2フォノンプロセスを含むスピン緩和の完全な第1原理図を提供する。
バナジウム系分子量子ビットを研究したところ、高温でのスピン寿命はラマン過程によって制限されることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-08T14:27:36Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。