論文の概要: Quantum coherent spin-electric control in a molecular nanomagnet at clock transitions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.01029v2
• Date: Wed, 21 Jul 2021 14:40:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-21 07:24:40.939289
• Title: Quantum coherent spin-electric control in a molecular nanomagnet at clock transitions
• Title（参考訳）: 分子ナノマグネットの時間遷移における量子コヒーレントスピン電界制御
• Authors: Junjie Liu, Jakub Mrozek, Aman Ullah, Yan Duan, Jos\'e J. Baldov\'i, Eugenio Coronado, Alejandro Gaita-Ari\~no, Arzhang Ardavan
• Abstract要約: ナノスケールでのスピンの電気的制御は、スピントロニクスのアーキテクチャ上の利点を提供する。 分子スピン材料における電場(E-場)感度の最近の実証が注目されている。 これまでに報告された電子場感度はかなり弱く、より強いスピン電結合を持つ分子をどうやって設計するかという問題を引き起こした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 57.50861918173065
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Electrical control of spins at the nanoscale offers significant architectural advantages in spintronics, because electric fields can be confined over shorter length scales than magnetic fields. Thus, recent demonstrations of electric-field (E-field) sensitivities in molecular spin materials are tantalising, raising the viability of the quantum analogues of macroscopic magneto-electric devices.However, the E-field sensitivities reported so far are rather weak, prompting the question of how to design molecules with stronger spin-electric couplings. Here we show that one path is to identify an energy scale in the spin spectrum that is associated with a structural degree of freedom with a significant electrical polarisability. We study an example of a molecular nanomagnet in which a small structural distortion establishes clock transitions (i.e. transitions whose energy is to first order independent of magnetic field) in the spin spectrum; the fact that this distortion is associated with an electric dipole allows us to control the clock transition energy to an unprecedented degree. We demonstrate coherent electrical control of the quantum spin state and exploit it to manipulate independently the two magnetically-identical but inversion-related molecules in the unit cell of the crystal. Our findings pave the way for the use of molecular spins in quantum technologies and spintronics.
• Abstract（参考訳）: ナノスケールでのスピンの電気的制御は、磁場よりも短いスケールで電場を制限することができるため、スピントロニクスにおいて重要なアーキテクチャ上の利点をもたらす。 このように、近年の分子スピン材料における電界(E-場)感度の実証は、マクロ磁気デバイスにおける量子アナログの生存可能性を高めつつあるが、これまで報告されたE-場感度はかなり弱いため、より強いスピン-電界カップリングを持つ分子の設計法が疑問視されている。 ここで、1つの経路は、大きな電気的ポーラリサビリティを持つ構造的自由度に関連付けられたスピンスペクトルのエネルギースケールを特定することである。 スピンスペクトルにおいて、小さな構造的歪みがクロック遷移(すなわち、磁場とは無関係にエネルギーが1次となる遷移)を成立させる分子ナノマグネットの例として、この歪みが電気双極子と関係しているという事実は、クロック遷移エネルギーを前例のない程度に制御できる。 量子スピン状態のコヒーレントな電気的制御を実証し、結晶の単位セル内の2つの磁気同一性を持つ反転関連分子を独立に操作する。 我々の発見は、量子技術やスピントロニクスにおける分子スピンの利用の道を開いた。

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