🔬 Авторы исследования в Nature показали, что одиночная молекула карбена в кристалле может работать как интерфейс между электронным спином и фотонами. При 4,5 К квантовая когерентность сохранялась 2,2 мс благодаря специальной последовательности микроволновых импульсов. Такой интерфейс нужен для квантовых сетей и распределённых квантовых вычислений.
Исследователи встроили молекулы-предшественники в подходящий по структуре кристалл, а затем лазером превратили их в карбены. Постепенная активация позволила выделить отдельные молекулы. Статистика испускаемых фотонов подтвердила, что наблюдаемый свет исходил от одиночного излучателя.
Микроволновыми импульсами команда управляла электронным спином молекулы, а по её флуоресценции считывала его состояние. Последовательность импульсов XY8 позволила достичь времени когерентности 2,2 мс. Отдельно измеренное время спиновой релаксации составило 21 мс.
Оптическая линия одиночной молекулы имела ширину 38 МГц. Повторные измерения в течение более часа показали стабильность частоты: стандартные отклонения для двух молекулярных линий составили 2,4 и 2,6 МГц. При этом измеренная ширина линии превышала предел 6,6 МГц, рассчитанный по времени жизни возбуждённого состояния; авторы связывают основную часть дополнительного уширения с тепловыми колебаниями.
✅ Результат поддерживает возможность создавать молекулярные узлы квантовых сетей: в одной системе удалось совместить управление отдельным спином и стабильные оптические переходы. Пока эксперимент требует охлаждения до 4,5 К, а квантовый выход флуоресценции составляет 10,8 % — эффективность испускания света ещё предстоит повысить.
