Spin decoherence in molecular crystals: Nuclear vs electronic spin baths
Notice bibliographique
Résumé
The loss of information about the relative phase between two quantum states, known as decoherence, strongly limits resolution in electron paramagnetic spectroscopy and hampers the use of molecules for quantum information processing. At low temperatures, the decoherence of an electronic molecular spin can be driven by its interaction with either other electron spins or nuclear spins. Many experimental techniques have been used to prolong the coherence time of molecular qubits, but these efforts have been hampered by the uncertainty about which of the two mechanisms is effectively limiting coherence in different experimental conditions. Here, we use the cluster-correlation expansion to simulate the decoherence of two prototypical molecular qubits and quantitatively demonstrate that nuclear spins become the leading source of decoherence only when the electron spin concentration is below ∼1 mM. Moreover, we show that deuterated samples, much easier to achieve than fully spin-free environments, could achieve record coherence times of ∼0.1 ms for an electron spin concentration of ∼0.1 mM. Alternatively, hydrogen-rich molecular crystals with electron spin concentrations below 1 mM can still achieve coherence times of 10 ms through dynamical decoupling, showing that the potential of molecular spins for quantum technologies is still untapped.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».