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Localized Nanoscale Formation of Vanadyl Porphyrin 2D MOF Nanosheets and Their Optimal Coupling to Lumped Element Superconducting Resonators
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2024-12-25 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c07265 Ignacio Gimeno, Fernando Luis, Carlos Marcuello, Maria Carmen Pallarés, Anabel Lostao, Marina Calero de Ory, Alicia Gomez, Daniel Granados, Inés Tejedor, Eva Natividad, Ainhoa Urtizberea, Olivier Roubeau
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2024-12-25 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c07265 Ignacio Gimeno, Fernando Luis, Carlos Marcuello, Maria Carmen Pallarés, Anabel Lostao, Marina Calero de Ory, Alicia Gomez, Daniel Granados, Inés Tejedor, Eva Natividad, Ainhoa Urtizberea, Olivier Roubeau
A strategy toward the realization of a quantum spin processor involves the coupling of spin qubits and qudits to photons within superconducting resonators. To enable the realization of such hybrid architecture, here we first explore the design of a chip with multiple lumped-element LC superconducting resonators optimized for their coupling to distinct transitions of a vanadyl porphyrin electronuclear qudit. The controlled integration of the vanadyl qudit onto the superconducting device, both in terms of number and orientation, is then attained using the in situ formation of nanosheets of a 2D framework built on the vanadyl qudit as a node. Low-temperature transmission experiments demonstrate the coupling of photons in resonators with different frequencies to the targeted electronuclear transitions of the vanadyl qudit, also confirming the control over the vanadyl qudit node orientation. The derived collective spin-photon couplings in the 0.3–1.6 MHz range then allow to estimate enhanced, optimal, single spin photon couplings up to 4 Hz.
中文翻译:
钒卟啉 2D MOF 纳米片的局域纳米级形成及其与集总元件超导谐振器的最佳耦合
实现量子自旋处理器的策略涉及自旋量子比特和 qudit 与超导谐振器内的光子耦合。为了实现这种混合架构,我们首先探索了具有多个集总元件 LC 超导谐振器的芯片设计,这些谐振器针对它们与钒基卟啉核 qudit 的不同跃迁的耦合进行了优化。然后,使用以钒基 qudit 为节点构建的 2D 框架的纳米片的原位形成,实现钒基 qudit 在数量和方向上的受控集成到超导器件上。低温传输实验证明了不同频率的谐振器中的光子与钒基 qudit 的目标核跃迁的耦合,也证实了对钒基 qudit 节点方向的控制。然后,在 0.3–1.6 MHz 范围内导出的集体自旋光子耦合可以估计高达 4 Hz 的增强、最佳、单自旋光子耦合。
更新日期:2024-12-26
中文翻译:
钒卟啉 2D MOF 纳米片的局域纳米级形成及其与集总元件超导谐振器的最佳耦合
实现量子自旋处理器的策略涉及自旋量子比特和 qudit 与超导谐振器内的光子耦合。为了实现这种混合架构,我们首先探索了具有多个集总元件 LC 超导谐振器的芯片设计,这些谐振器针对它们与钒基卟啉核 qudit 的不同跃迁的耦合进行了优化。然后,使用以钒基 qudit 为节点构建的 2D 框架的纳米片的原位形成,实现钒基 qudit 在数量和方向上的受控集成到超导器件上。低温传输实验证明了不同频率的谐振器中的光子与钒基 qudit 的目标核跃迁的耦合,也证实了对钒基 qudit 节点方向的控制。然后,在 0.3–1.6 MHz 范围内导出的集体自旋光子耦合可以估计高达 4 Hz 的增强、最佳、单自旋光子耦合。