在分子的自由度中编码量子信息为量子技术开辟了一条新的道路。从简单的双原子分子到更复杂的多原子分子，我们有兴趣研究这些分子的相干性MoleQubits(分子量子比特)。我们希望这些研究将阐明关于我们的世界的量子和经典描述之间界面的基本问题。
我们将探索分子中的新型量子叠加态，这是原子或任何其他类型的量子硬件无法实现的。一个例子是将单个分子置于两个不同的总核自旋态的量子叠加态中。换句话说，我们将把一个分子带到一个量子态，它有超精细和非超精细能级。
同核双原子分子，14N2，具有丰富的总核自旋(TNS)构型。14N个原子核的核自旋为1，因此分子氮的TNS量子数有三种构型，I=0,1,2。正交氮(I=0,2)的两种TNS构型具有明显不同的光谱:I=0分子没有超精细结构，而I=2分子具有丰富的超精细结构。同一分子的这两个tss被认为是不同的分子。在一个理论论文，我们已经证明了电-四极超精细相互作用导致了两个正交氮分子的混合。通过调整磁场，朗道-曾纳型避免了两个激发态的交叉发生。这种TNS的混合打开了将分子氮从TNS的一种构型相干地相互转换为另一种构型的可能性，并创建了两种TNS构型的相干叠加(见图)。
该项目由以色列科学基金会(ISF)资助，批准号为1010/22。
具有超精细能级和非超精细能级的分子．这个数字是根据我们在巴塞尔的理论工作得出的。a)氮分子的每个原子核自旋为1;因此，分子具有三种构型的总核自旋量子数，I=0,1,2。b)电-四极超精细相互作用产生了一个避免交叉，使两个不同的总核自旋分子在~26高斯的磁场中混合。c)从定义良好的总核自旋状态到避免交叉的相干跃迁可以相互转换并产生具有不同总核自旋的氮的叠加态。