新加坡国立大学的科学家们设计了一种表面合成方案，以构建具有原子级精度且稳定的有机量子围栏(OQC)，它能诱导出一系列新的量子共振态。

创建具有高数字保真度和所需量子态的原子级精度量子架构代表了量子技术新时代的一个重要目标。这些原子级精度的量子纳米结构提供了内在的保真度，也使它们成为探索奇异量子科学(例如:量子限制、量子海市蜃楼和量子全息效应)以及潜在量子技术应用(例如量子信息处理)的绝佳候选者。

这些量子材料未来技术的实施必须满足以下关键标准：高数字保真度、稳定的人工化学量子架构以及量子纳米结构制造的可扩展性。不幸的是，目前的技术方法，例如以逐个原子或逐个分子的方式进行原子操作或通过非共价分子间相互作用进行的分子组装，都无法满足所有这些关键的要求。

由新加坡国立大学(NUS)化学系Jiong Lu教授领导的研究小组设计了一种表面合成方案(图b)，可用于构建具有原子级精度和由共价连接的有机量子围栏，它可与表面电子的波长相媲美(图b)，这满足了量子材料的应用需求。量子围栏是二维的纳米级结构，它通过将单个原子或分子定位在特定排列中而形成的闭合结构。该方法允许在具有特定设计的量子围栏中精确设计量子态，能用于控制表面电子的特性。

同样来自新加坡国立大学化学系的Chunyan Chi教授专门设计的分子前体可确保表面合成产生具有不同几何形状和大尺寸的量子围栏。该研究团队还使用了新加坡最先进的扫描隧道显微镜(STM)直接看到了一系列的量子共振态，这些新的量子共振态是由量子围栏纳米腔中散射电子波的集体干涉产生的，耶鲁大学努斯学院的Aleksandr Rodin教授进行的理论研究证实了这一点。

该团队还展示了在开放式量子围栏中设计量子共振态的潜力，他们是通过使用STM的尖端来操纵有机结构实现的。该技术为在有特定量子应用的量子围栏中设计所需量子共振态开辟了机会。

Jiong Lu教授说：“我们的工作为制造具有明确定义的大尺寸、几何形状、鲁棒的量子围栏开辟了一条新途径，可用于探索设计量子态及其在新型量子架构中的电子耦合。原子级精度和由共价连接的量子围栏在这项工作上很有技术吸引力，因为它们提供了片上量子设备操作所需的高化学稳定性和数字保真度。”（编译:Qtech）