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Transverse Spin Relaxation Time In Organic Molecules

机译：有机分子的横向自旋弛豫时间

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We report a measurement of the ensemble-averaged transverse spin relaxation time (T_2~*) in bulk and few molecules of the organic semiconductor tris-(8-hydroxyquinolinolato aluminum) or Alq_3. This system exhibits two characteristic T_2~* times: the longer of which is temperature independent and the shorter is temperature dependent, indicating that the latter is most likely limited by spin-phonon interaction. Based on the measured data, we infer that the single-particle T_2 time is probably long enough to meet Knill's criterion for fault-tolerant quantum computing even at room temperature. Alq_3 is also an optically active organic, and we propose a simple optical scheme for spin qubit readout. Moreover, we found that the temperature-dependent T_2~* time is considerably shorter in bulk Alq_3 powder than in few molecules confined in 1-2-nm-sized cavities. Because carriers in organic molecules are localized over individual molecules or atoms but the phonons are delocalized, we believe that this feature is caused by phonon bottleneck effect.
机译：我们报告了整体平均横向自旋弛豫时间（T_2〜*）的测量，以及有机半导体tris-（8-hydroxyquinolinolato铝）或Alq_3的分子很少。该系统表现出两个特征性的T_2〜*时间：时间越长与温度无关，而时间越短与温度有关，这表明后者最有可能受到自旋声子相互作用的限制。根据实测数据，我们推断，即使在室温下，单粒子T_2的时间也可能足以满足Knill的容错量子计算标准。 Alq_3也是一种光学活性有机物，我们提出了一种用于自旋量子位读出的简单光学方案。此外，我们发现块状Alq_3粉末中与温度相关的T_2〜*时间明显短于局限于1-2 nm腔中的少数分子。由于有机分子中的载流子位于单个分子或原子上，而声子则离域，因此我们认为此特征是由声子瓶颈效应引起的。

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