蒋尚达教授团队在多能级量子相位干涉研究方面取得进展

实用化的量子计算将是一项具有历史意义的技术。基于分子的多能级量子位（qudit）因其易于通过化学修饰，实现性质调控和规模化集成的特点而被寄予厚望。与量子比特（即二态量子位，qubit）的研究不同，多态量子位可以存储更多信息，更具有充当复杂量子逻辑门和算法载体的能力，但其更高维的态空间为相干操控带来了挑战。富勒烯（fullerenes）及其衍生物具有优良的量子相干性质，可通过其独特的分子结构提供可操纵的多态量子位所需要的能级分布。本研究团队利用C70分子，经由光激发和系间跨越（intersystem crossing）得到了自旋极化的电子自旋三线态。在此基础上，使用脉冲电子顺磁共振（pulsed electron paramagnetic resonance, pulsed EPR）技术，制备了基于电子自旋磁量子数的三能级叠加态，并通过量子态的断层扫描（tomography）测定了所制备叠加态的密度矩阵。进一步演示了在三态叠加中的两个独立相位因子发生的内禀干涉现象，并由此指出，多态量子位在实际条件下倾向于表现出非公度的相位演化行为。该项研究利用分子激发态首次实现了基于磁性分子电子自旋的多