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富勒烯在量子信息技術(shù)領(lǐng)域取得新突破——利用取向內(nèi)嵌富勒烯實(shí)現(xiàn)電子自旋幾何相位操控
富勒烯分子由全碳組成，向碳籠中注入氮原子后得到的氮內(nèi)嵌富勒烯材料N@C60和N@C70等分子，具有與金剛石氮-碳空位色心類似的干凈磁環(huán)境和長(zhǎng)相干電子自旋態(tài)，允許人們基于其自旋開(kāi)發(fā)量子信息功能材料與器件。富勒烯的籠狀結(jié)構(gòu)可以很好地保護(hù)分子中電子自旋的量子相干特性。此外，相比于金剛石晶體，富勒烯的分子結(jié)構(gòu)具有化學(xué)可調(diào)控的優(yōu)勢(shì)。
華南理工大學(xué)的蔣尚達(dá)教授課題組，利用富勒烯的這些優(yōu)勢(shì)成功拓展了電子自旋的量子能級(jí)，并在解決各個(gè)拓展能級(jí)尋址性的基礎(chǔ)上，演示了包括電子自旋旋度spinor、幾何相位在內(nèi)的多能級(jí)量子信息操控，其研究成果以“Implementation ofQuantum Level Addressability and Geometric Phase Manipulation in AlignedEndohedral Fullerene Qudits”為題，刊登于2021年12月15日《Angewandte chemie》雜志上。
論文以多能級(jí)電子自旋中的一組躍遷作為量子信息載體，在其相鄰能級(jí)進(jìn)行特定立體角的閉合回路脈沖，實(shí)現(xiàn)了任意量子態(tài)相位的操控，這在純分子電子自旋體系中尚屬首次。
本項(xiàng)研究采用的富勒烯C60是由廈門福納新材料科技有限公司提供。廈門福納新材料科技有限公司是全球唯一一家能夠?qū)崿F(xiàn)公斤級(jí)金屬富勒烯Gd@C82及噸級(jí)空心富勒烯聯(lián)產(chǎn)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，福納新材料提供專業(yè)富勒烯應(yīng)用相關(guān)技術(shù)及咨詢服務(wù)，愿與國(guó)內(nèi)外富勒烯同行一起探索富勒烯材料奧秘，推動(dòng)富勒烯產(chǎn)業(yè)化，讓富勒烯造福人類。
