論文の概要: Semi-Empirical Haken-Strobl Model for Molecular Spin Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13790v1
- Date: Fri, 23 Jun 2023 21:27:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-27 19:07:48.016315
- Title: Semi-Empirical Haken-Strobl Model for Molecular Spin Qubits
- Title（参考訳）: 分子スピン量子の半経験的Haken-Stroblモデル
- Authors: Katy Aruachan, Yamil J. Col\'on, Daniel Aravena, Felipe Herrera
- Abstract要約: 近年の固体分子スピン量子ビットの測定は、固有スピン量子ビットの時間スケールを予測する量子力学モデルの開発を刺激している。
我々は、局所磁場が変動する中心スピンに対するHaken-Stroblモデルを用いて、分子スピン量子ビットに対するレッドフィールド量子マスター方程式を構築するための代替的半経験的手法を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Understanding the physical processes that determine the relaxation $T_{1}$
and dephasing $T_2$ times of molecular spin qubits is critical for envisioned
applications in quantum metrology and information processing. Recent spin-echo
$T_1$ measurements of solid-state molecular spin qubits have stimulated the
development of quantum mechanical models for predicting intrinsic spin qubit
timescales using first-principles electronic structure methods. We develop an
alternative semi-empirical approach to construct Redfield quantum master
equations for molecular spin qubits using a stochastic Haken-Strobl model for a
central spin with a fluctuating gyromagnetic tensor due to spin-lattice
interaction and a fluctuating local magnetic field due to interactions with
other lattice spins. Using a vanadium-based spin qubit as a case study, we
compute qubit population and decoherence timescales as a function of
temperature and magnetic field using a bath spectral density parametrized with
a small number of $T_{1}$ measurements. The theory quantitatively agrees with
experimental data over a range of conditions beyond those used to parametrize
the model, demonstrating the generalization potential of the method. The
ability of the model to describe the temperature dependence of the ratio
$T_2/T_1$ is discussed and possible applications for designing novel
molecule-based quantum magnetometers are suggested.
- Abstract（参考訳）: 分子スピン量子ビットの緩和を決定づける物理過程を理解することは、量子力学や情報処理における想定された応用において重要である。
最近のスピンエコー $t_1$ 固体分子スピン量子ビットの測定は、第一原理電子構造法を用いて固有スピン量子ビットの時間スケールを予測する量子力学的モデルの開発を刺激した。
スピン-格子相互作用によるジャイロ磁性テンソルの変動と、他の格子スピンとの相互作用による局所磁場の変動を伴う中心スピンに対する確率的haken-stroblモデルを用いて、分子スピン量子ビットのレッドフィールド量子マスター方程式を構築するための代替的な半経験的手法を開発した。
バナジウム系スピン量子ビットをケーススタディとして, 少量のT_{1}$測定でパラメタライズした入浴スペクトル密度を用いて, 温度と磁場の関数として, 量子ビット集団とデコヒーレンス時間スケールを計算した。
この理論は、モデルのパラメータ化に使用される範囲を超えて実験データと定量的に一致し、手法の一般化ポテンシャルを示す。
モデルがT_2/T_1$の温度依存性を記述する能力について考察し,新しい分子系量子磁気センサの設計への応用の可能性を提案する。
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