超分子化學，是許多人工和天然材料的基礎。透過非共價鍵的形成，分子能夠精確地自組裝成有序結構。在材料科學中，科學家已廣泛利用這些原理，例如氫鍵使尼龍具有高的彈性和高的機械強度，以及DNA設計的奈米容器能夠運送藥物。非共價鍵可以斷開再重新形成，這樣的特性使得分子能夠自我修正錯誤並保持活性。超分子化學的主要優勢在於能夠精確控制分子之間的相對位置，這已被用來研究超分子二聚體（Supramolecular dyads）中的能量和電子轉移，以及開發有機太陽能電池的電子傳輸通道。然而，在量子資訊科學（QIS，quantum information science）領域，超分子化學的應用仍然很少。在該領域中，科學家們正在研究不同類型的量子位元。其中，以分子作為量子位元的優點是可以透過化學合成方法靈活地調整其結構和性質，特別是結合兩種特殊分子的系統：一種能吸收光的分子（發色團）和一種帶有未成對電子的分子（自由基）。當發色團吸收光後，這種組合系統可以產生對量子計算有用處的特殊量子態。到目前為止，這類系統主要依賴共價鍵連接，但若能開發利用超分子結構（如氫鍵）來有效傳遞自旋資訊的方法，將為量子材料的設計和擴展帶來突破性進展。

近日，德國弗萊堡大學和法國斯特拉斯堡大學的研究團隊，成功設計並合成了一種能透過氫鍵自組裝的發色團-自由基系統。他們使用了聚二亞胺分子作為發色團，並與氮氧自由基（TEMPO和eTEMPO）結合，它們能透過三重氫鍵在甲苯溶液中自組裝成超分子二聚體（dyads）。透過瞬態電子順磁共振光譜研究，研究人員證實這些透過氫鍵連接的結構，在照光激發後能形成量子四重態（quartet states），這表示非共價鍵確實能夠有效地傳遞自旋資訊。更重要的是，研究人員透過Rabi振盪實驗證明，這些超分子可以被微波操控，從而證實它們具有成為量子位元/位元組（qubit/qudit）的潛力。