蝶の形をしたナノグラフェンが量子技術の進歩への扉を開く

蝶の形をしたナノグラフェンが量子技術の進歩への扉を開く

サイモン・マンスフィールド著

オーストラリア、シドニー (SPX) 22 年 2024 月 XNUMX 日

シンガポール国立大学 (NUS) の研究者らは、新しいタイプの炭素ベースの量子材料、つまり独特の磁気特性を示す蝶の形をしたナノグラフェンを開発しました。この革新的な材料は、量子情報技術に大きな影響を与える可能性があります。

このナノグラフェンは、より重い金属原子に依存する従来の磁性材料とは著しく異なります。ここで、その特性は炭素原子の p 軌道の特定の電子配置から現れます。同チームの炭素原子の正確なナノスケール設計により、これらの電子の挙動を独自に制御できるため、ナノグラフェンは、量子コンピューティングに不可欠な小型磁石および量子ビット（量子ビット）の興味深い候補となっている。デコヒーレンスを制限する炭素固有の特性のおかげで、量子ビットはより高速に動作し、量子状態をより長く維持します。

この研究は、NUSのLu Jiong准教授とJishan Wu教授が主導し、チェコ科学アカデミーのPavel Jelinek教授やLibor Vei博士を含む国際的な研究者らの協力を得て、完全に融合した大型の蝶の作成に成功した。形状の磁性ナノグラフェン。この構造は、蝶の羽に似た 4 つの丸い三角形を特徴とし、それぞれに材料の磁気特性に寄与する不対 p 電子が含まれています。

ルー准教授は、「縮合したベンゼン環でできたこの小さな分子は、将来の量子ネットワークにとって重要な特性である量子スピンをホストする上で大きな可能性を秘めている」と述べた。

Nature Chemistry での彼らの出版物では、従来の溶液中化学法によって開発された新規分子前駆体から出発して、このナノグラフェンを合成する複雑なプロセスが説明されています。この前駆体は、最終的なナノグラフェンの形状と原子構造の精度を保証する新しいアプローチである真空中での表面合成につながりました。

バタフライ型ナノグラフェンのユニークな側面の 1 つは、p 電子を配置してスピンのもつれを作り出すことによって実現される、強磁性と反強磁性の特性の組み合わせです。この配置は高度な走査型プローブ顕微鏡技術を使用して検査され、原子レベルでの磁気挙動の理解が深まりました。

今後について、ルー准教授は、これらの発見が量子材料研究を前進させる可能性について楽観的であり、これらのスピンを単一分子スケールで測定および操作することを目指しており、これにより量子コンピューティング能力とストレージ能力に革命をもたらす可能性がある。

調査報告書：強い相関とトポロジカルフラストレーションを共存させた高度に絡み合ったポリラジカルナノグラフェン

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シンガポール大学

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• 情報源： https://www.spacedaily.com/reports/Butterfly_shaped_nanographene_opens_doors_for_quantum_technology_advances_999.html