熊本大学发现新型量子比特材料

熊本大学大学院先端科学研究部的速水真也教授研究团队与来自韩国及台湾地区的共同研究者合作，在国际上首次证实，由钴离子通过金属-金属键结合形成的簇合物分子「Co₃(dpa)₄Cl₂（dpa = 2,2′-二吡啶胺）」可作为自旋量子比特使用。

研究团队采用脉冲电子自旋共振（EPR）技术，对该分子的自旋弛豫特性进行了系统分析，实验结果表明，即使是在具有金属-金属键的分子体系中，仍可保持相对较长的自旋相干时间。这一发现突破了传统上对金属键结构不利于自旋寿命的认知，为分子基量子比特的材料设计开辟了新路径。

该成果不仅为量子信息处理技术提供了新型候选材料，也对自旋电子学领域的材料开发具有重要启示意义。

本研究成果已发表于英国皇家化学会（RSC）旗下国际学术期刊《Chemical Communications》，并获选为该期刊的“外封面论文”。研究项目得到了日本文部科学省科研费补助金、韩国国家研究基金会（NRF）资助、韩国基础科学研究院（KBSI）以及韩国科学技术信息研究院（KISTI）国家超级计算中心的支持。

【研究展望】

该研究是首例将具有金属-金属键的多核金属配合物成功用作量子比特材料的突破性工作。未来，研究团队计划进一步探索基于其他金属离子的类似结构，开发新型自旋交叉量子比特材料，推动分子量子比特向更高温度操作与更长相干时间方向发展。

【术语解释】

※1 自旋量子比特（Spin Qubit）：以电子自旋的向上与向下状态分别对应量子信息的“0”和“1”，并利用其叠加态进行信息编码的基本量子信息单位。

※2 脉冲电子自旋共振（EPR）法：一种在磁场中检测电子自旋状态的光谱学方法，广泛应用于自旋弛豫时间的测量与量子比特性能的表征。