维度网讯，德国NVision Imaging Technologies与乌尔姆大学于近日联合发布了一项量子信息领域的基础性研究，科学家首次实现了对单个有机分子的相干量子控制与光学读出。研究成果已在arXiv预印本平台公开发表，展示的窄至38 MHz的光学线宽、超过1小时的光谱稳定性，以及较此前分子量子系统提升逾一个数量级的相干时间，为分子量子系统作为新兴量子硬件分支提供了迄今最有力的实验佐证。

该研究由NVision联合创始人Ilai Schwartz、乌尔姆大学理论物理学家Martin Plenio及乌尔姆大学量子光学研究所等多个团队合作完成。研究团队从分子结构设计入手，将一种含两个未配对电子的卡宾前驱体分子嵌入一个精密匹配的晶体宿主基质中，形成典型的三重态基态。在极低温条件下，利用激光光解前驱体生成活性卡宾分子，成功实现对该分子自旋量子态的初始化、操控和光读出。该分子量子比特可在毫秒级别维持量子信息，满足了执行复杂量子逻辑门的时间窗口要求。此次验证依赖激光和微波脉冲实现精准量子态操控，并利用光学检测磁共振技术实现单分子级别的自旋态直接读出。

该成果直接冲击了量子信息接口领域长期依赖无机缺陷的格局。传统自旋-光子界面平台——如钻石NV色心、硅空位中心等——虽在固态自旋寿命上表现卓越，但受制于自上而下的制造工艺，难以在晶体中精确排布和规模化集成。NVision与乌尔姆大学的团队选择了一条根本不同的路径：利用有机化学合成手段实现自下而上的分子工程，可逐原子设计量子比特，由此打开的“合成空间”近乎无限，意味着未来的分子量子比特可在光学跃迁频率、自旋特性和核自旋位置等方面实现定制化设计，甚至可借助制药工业积累的成熟分子设计方法论来构建量子传感器。分子系统作为一种可化学编程的量子模态，其核心优势恰在于此。

论文同时释放出清晰的工程化信号：分子量子比特可通过薄膜工艺直接集成于光子芯片之上，与铌酸锂、氮化硅等主流光子材料兼容，这一特性从架构层面预置了光量子互连与分布式量子计算能力，从而摆脱了当前超导、离子阱等主流平台在光子原生连通性上所需的大量额外工程开销。

NVision联合创始人Ilai Schwartz在接受采访时坦言，公司的MRI量子极化器本质上就是一个“不太好的量子计算机”，由此驱动团队开启将其改造为真正的量子计算机的路径。NVision同步发布了名为PIQC的光子集成量子电路架构，整合了五种相互增强的技术创新：经过精密设计的分子量子比特、由合成13C或14N标签构成的确定性核自旋寄存器、兼容铌酸锂等成熟光子平台的混合光子集成技术、可容忍高达70%光子损耗的Heralded Entanglement协议，以及将量子LDPC码转换为Floquet码以降低纠错开销的阶梯式编码方案。普林斯顿大学物理学家Nathalie de Leon评价称，“这是一个真正的进步，过去十年人们一直在朝这个方向努力”，但她同时谨慎指出，该成果距离构建具备逻辑运算能力的量子计算机仍有一段距离——“他们展示了可以飞起来，现在我们需要的是一架能飞越大西洋的飞机”。

分子量子系统即使最终未能成为理想的量子比特，也有望在量子磁传感和分布式量子网络等方向上发挥不可替代的作用。NVision此次公开的研究阵容覆盖其量子技术子公司和乌尔姆大学多个研究所的核心科研人员，构成从基础物理、有机化学到光子集成的完整人才矩阵，持续为这一新量子模态后续向规模化、可制造化演进攻关提供跨学科支撑。

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