論文の概要: Spin decoherence in VOPc@graphene nanoribbon complexes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.16403v1
• Date: Mon, 31 Jul 2023 04:55:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-01 15:49:40.383205
• Title: Spin decoherence in VOPc@graphene nanoribbon complexes
• Title（参考訳）: VOPc@grapheneナノリボン錯体におけるスピンデコヒーレンス
• Authors: Xiao Chen, James N. Fry and H. P. Cheng
• Abstract要約: カーボンナノリボンまたはナノグラフェン量子ビットアレイは、光、電荷、スピン間の量子-量子変換を促進する。 両腕縁グラフェンナノリボン(GNR)上に集積したバナジルフタロシアニン(VOPc)分子の電子分子スピンの周囲核スピン浴との結合によるスピン脱コヒーレンスの研究 このデコヒーレンス時間$T$は磁場配向に対して異方性であり、VOPcおよびGNR上の核スピンによってのみ決定される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.691318972818067
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Carbon nanoribbon or nanographene qubit arrays can facilitate quantum-to-quantum transduction between light, charge, and spin, making them an excellent testbed for fundamental science in quantum coherent systems and for the construction of higher-level qubit circuits. In this work, we study spin decoherence due to coupling with a surrounding nuclear spin bath of an electronic molecular spin of a vanadyl phthalocyanine (VOPc) molecule integrated on an armchair-edged graphene nanoribbon (GNR). Density functional theory (DFT) is used to obtain ground state atomic configurations. Decay of spin coherence in Hahn echo experiments is then simulated using the cluster correlation expansion method with a spin Hamiltonian involving hyperfine and electric field gradient tensors calculated from DFT. We find that the decoherence time $T_2$ is anisotropic with respect to magnetic field orientation and determined only by the hydrogen nuclear spins both on VOPc and GNR. Large electron spin echo envelope modulation (ESEEM) due to nitrogen and vanadium nuclear spins is present at specific field ranges and can be completely suppressed by tuning the magnetic field. The relation between these field ranges and the hyperfine interactions is analyzed. The effects of interactions with the nuclear quadrupole moments are also studied, validating the applicability and limitations of the spin Hamiltonian when they are disregarded.
• Abstract（参考訳）: カーボンナノリボンまたはナノグラフェン量子ビットアレイは、光、電荷、スピン間の量子-量子変換を容易にし、量子コヒーレント系における基礎科学や高レベル量子ビット回路の構築に優れたテストベッドとなる。 本研究は, 腕甲縁グラフェンナノリボン(GNR)上に集積したバナジルフタロシアニン(VOPc)分子の電子分子スピンの周囲の核スピン浴との結合によるスピン脱コヒーレンスについて検討した。 密度汎関数理論(DFT)は基底状態原子配置を得るために用いられる。 ハーンエコー実験におけるスピンコヒーレンスの減少は、DFTから計算された超微粒子および電場勾配テンソルを含むスピンハミルトンによるクラスター相関展開法を用いてシミュレートされる。 脱コヒーレンス時間$T_2$は磁場配向に対して異方性であり、VOPcとGNRの両方で水素原子スピンによってのみ決定される。 窒素およびバナジウム核スピンによる大きな電子スピンエコーエンベロープ変調(ESEEM)は特定の磁場範囲に存在し、磁場をチューニングすることで完全に抑制することができる。 これらのフィールド範囲と超微細相互作用の関係を解析する。 核四極子モーメントとの相互作用の影響も研究され、無視されたスピンハミルトニアンの適用性と限界が検証された。

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