論文の概要: Entanglement, Spin Squeezing and Quantum Sensing in a Spin-5/2 Heisenberg Molecular Iron(III) Triangle
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.13457v2
- Date: Mon, 30 Sep 2024 19:36:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-07 07:04:14.222770
- Title: Entanglement, Spin Squeezing and Quantum Sensing in a Spin-5/2 Heisenberg Molecular Iron(III) Triangle
- Title（参考訳）: スピン-5/2ハイゼンベルク分子鉄(III)三角形における絡み合い、スピンスクイーズ、量子センシング
- Authors: Hamid Arian Zad, Jozef Strečka, Winfried Plass,
- Abstract要約: この研究は、三核高スピン鉄(III)分子錯体Fe$_3$の静的および動的量子的性質に関する洞察を与える。
バイパルタイト負性度は、分子錯体Fe$_3$の任意の鉄(III)磁性イオン対間の対の絡み合いが、小さな磁場によって著しく向上できることを明らかにする。
定性的に類似した挙動は、三核錯体Fe$_3$の3つの鉄(III)磁性イオン間の真の三部晶の絡み合いでも観察される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This study provides insights into the static and dynamic quantum properties of the trinuclear high-spin iron(III) molecular complex. Using exact diagonalization of a spin-5/2 Heisenberg triangle in a magnetic field, we model the corresponding quantum behavior of the molecular compound Fe$_3$. Our rigorous analysis employs various key metrics to explore a rich quantum behavior of this molecular compound. At sufficiently low temperatures, the bipartite negativity reveals that the pairwise entanglement between any pair of iron(III) magnetic ions of the molecular complex Fe$_3$ can be significantly enhanced by a small magnetic field. This enhancement is followed by unconventional step-like changes characterized by a sequence of plateaus and sudden downturns as the magnetic field further increases. A qualitatively similar behavior is also observed in the genuine tripartite entanglement among all three iron(III) magnetic ions in the trinuclear complex Fe$_3$. Notably, the bipartite and tripartite entanglement persist in the molecular complex Fe$_3$ up to moderate temperatures of approximately $30\,\text{K}$ and $70\,\text{K}$, respectively. We also utilized a spin squeezing parameter to identify parameter regions of coherent, entangled, and squeezed states of the molecular compound Fe$_3$. Our findings demonstrate that the squeezed states, which are relevant for technological applications, can be achieved at temperatures below $15\,\text{K}$ and magnetic fields under $25\,\text{T}$. Additionally, we demonstrate the achievement of quantum-enhanced sensitivity by initializing the molecular complex Fe$_3$ in Dicke states. Finally, we investigated a quantum-sensing protocol by applying a local magnetic field specifically to one iron(III) magnetic ion of the molecular compound Fe$_3$ and performing readout sequentially on one of two remaining iron(III) magnetic ions.
- Abstract（参考訳）: この研究は、三核高スピン鉄(III)分子複合体の静的および動的量子的性質に関する洞察を与える。
磁場中のスピン-5/2ハイゼンベルク三角形の正確な対角化を用いて、分子化合物Fe$_3$の対応する量子挙動をモデル化する。
我々の厳密な分析では、この分子化合物の豊富な量子的挙動を探索するために、様々な重要な指標を用いている。
十分な低温下では、二部晶陰性度は、分子複合体Fe$_3$の任意の鉄(III)磁性イオンの対の絡み合いが、小さな磁場によって著しく向上できることを明らかにする。
この拡張は、磁場がさらに増加するにつれて、プレートの列と突然のダウンターンによって特徴づけられる、伝統的なステップライクな変化に続きます。
定性的に類似した挙動は、三核錯体Fe$_3$の3つの鉄(III)磁性イオン間の真の三部晶の絡み合いでも観察される。
特に、二部構造体と三部構造体の絡み合いは、それぞれ約$30\,\text{K}$と$70\,\text{K}$の適度な温度まで、分子複合体 Fe$_3$ に持続する。
また, スピンスクイージングパラメータを用いて, 分子化合物Fe$_3$のコヒーレント, エンタングル, 圧縮状態のパラメータ領域を同定した。
以上の結果から, 技術的応用に関係のある圧縮状態は, 温度が15\,\text{K}$以下で, 磁場が25\,\text{T}$以下で達成できることが示唆された。
さらに、Dicke状態の分子錯体Fe$_3$を初期化することにより、量子増強感度の達成を実証する。
最後に, 分子化合物Fe$_3$の1つの鉄(III)磁性イオンに局所磁場を印加し, 残った2つの鉄(III)磁性イオンのうちの1つを順次読み出し, 量子センシングプロトコルについて検討した。
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