論文の概要: Spin decoherence in molecular crystals: nuclear v.s. electronic spin baths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.18254v1
• Date: Fri, 25 Apr 2025 10:57:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.746546
• Title: Spin decoherence in molecular crystals: nuclear v.s. electronic spin baths
• Title（参考訳）: 分子結晶におけるスピン脱コヒーレンス : 原子核対電子スピン浴
• Authors: Conor Ryan, Valerio Briganti, Cathal Hogan, Mark O'Neill, Alessandro Lunghi,
• Abstract要約: デコヒーレンス(decoherence)として知られる2つの量子状態間の相対位相に関する情報の喪失は、電子常磁性分光における分解能を制限する。 電子スピン濃度が1mM以下である場合にのみ、核スピンが脱コヒーレンスの主源となることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.82297810922261
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The loss of information about the relative phase between two quantum states, known as decoherence, strongly limits resolution in electron paramagnetic spectroscopy and hampers the use of molecules for quantum information processing. At low temperatures, the decoherence of an electronic molecular spin can be driven by its interaction with either other electron spins or nuclear spins. Many experimental techniques have been used to prolong the coherence time of molecular qubits, but these efforts have been hampered by the uncertainty about which of the two mechanisms is effectively limiting coherence in different experimental conditions. Here, we use the Cluster-Correlation Expansion (CCE) to simulate the decoherence of two prototypical molecular qubits and quantitatively demonstrate that nuclear spins become the leading source of decoherence only when the electron spin concentration is below 1 mM. Moreover, we show that deuterated samples, much easier to achieve than fully spin-free environments, could achieve record coherence times of 0.1 ms for an electron spin concentration of 0.1 mM. Alternatively, hydrogen-rich molecular crystals with electron spins concentration below 1 mM can still achieve coherence times of 10 ms through dynamical decoupling, showing that the potential of molecular spins for quantum technologies is still untapped.
• Abstract（参考訳）: デコヒーレンス(decoherence)として知られる2つの量子状態間の相対位相に関する情報の喪失は、電子常磁性分光における分解能を強く制限し、量子情報処理のための分子の使用を妨げている。 低温では、電子分子スピンの脱コヒーレンスは、他の電子スピンまたは核スピンとの相互作用によって駆動される。 分子量子ビットのコヒーレンス時間を延ばすために多くの実験技術が用いられているが、これらの試みは2つのメカニズムのどちらが効果的にコヒーレンスを制限しているかの不確実性によって妨げられている。 ここでは、クラスター相関展開(CCE)を用いて、2つの原始分子量子ビットの脱コヒーレンスをシミュレートし、電子スピン濃度が1mM以下である場合に限り、核スピンが脱コヒーレンスの主要な源となることを定量的に示す。 さらに, 電子スピン濃度0.1mMにおいて, 完全スピンフリー環境よりもはるかに容易に, 記録コヒーレンス時間0.1msを実現することができることを示した。 あるいは、電子スピン濃度が1mM未満の水素に富んだ分子結晶は、動的デカップリングによって10msのコヒーレンス時間を達成でき、量子技術の分子スピンの可能性はまだ未解決であることを示している。

関連論文リスト

• An electrically controlled single molecule spin switch [0.0]
  絶縁酸化物膜上に吸着したビスタブル錯体を用いた電気制御単分子スピンスイッチを提案する。 非弾性電子トンネル分光法(IETS)の測定と密度汎関数理論(DFT)の計算により、常磁性と非磁性スピン配置の間に明確な変化が見られる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-26T14:42:25Z)
• Floquet-engineered chiral-induced spin selectivity [0.0]
  本研究では,Floquet 工学の枠組みにおいて,外周偏光レーザー場によって駆動されるアキラル系において CISS が観測可能であることを示す。 大きなスピン分極のためのより広い範囲のエネルギーを得るために、キラル分子と光-物質相互作用の組合せを考える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-20T07:06:17Z)
• Interplay of Structural Chirality, Electron Spin and Topological Orbital in Chiral Molecular Spin Valves [0.0]
  キラリティーは化学と生物学において1世紀以上にわたって重要な性質であり、現在は凝縮物質物理学の関連性を高めている。 電子は、キラル分子、結晶、およびそれらのハイブリッドを通して伝達された後に、スピン分極することが判明した。 この現象は、キラリティ誘起スピン選択性(CISS)と呼ばれ、幅広い応用可能性と遠縁の基本的な意味を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-16T18:05:29Z)
• Demonstration of electron-nuclear decoupling at a spin clock transition [54.088309058031705]
  クロック遷移は磁気ノイズから分子スピン量子ビットを保護する。 核自由度への線形結合は、電子コヒーレンスの変調と崩壊を引き起こす。 核浴への量子情報漏洩がないことは、他のデコヒーレンス源を特徴づける機会を与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-09T16:23:47Z)
• Anisotropic electron-nuclear interactions in a rotating quantum spin bath [55.41644538483948]
  スピンバス相互作用は強い異方性を持ち、高速な物理的回転は長い間、固体核磁気共鳴に用いられてきた。 窒素空孔中心の電子スピンと13ドルCの核スピンとの相互作用がシステムにデコヒーレンスをもたらすことを示す。 我々の発見は、量子制御における物理回転の利用に関する新たな知見を提供し、固定されていない運動度と回転度を持つ量子系に意味を持つ。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-16T06:15:00Z)
• Controlled coherent dynamics of [VO(TPP)], a prototype molecular nuclear qudit with an electronic ancilla [50.002949299918136]
  本稿では,[VO(TPP)](バナジルテトラフェニルポルフィリン酸塩)が量子計算アルゴリズムの実装に適していることを示す。 超微細相互作用によって結合された電子スピン1/2を核スピン7/2に埋め込み、どちらも顕著なコヒーレンスによって特徴づけられる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-15T21:38:41Z)
• Chemical tuning of spin clock transitions in molecular monomers based on nuclear spin-free Ni(II) [52.259804540075514]
  単核ニッケル錯体の電子スピン準位が最も低い2つの電子準位の間に、大きさの大きい量子トンネル分割が存在することを報告する。 このギャップに関連するレベルの反交差(磁気時計遷移)は、熱容量実験によって直接監視されている。 これらの結果と、対称性によってトンネルが禁止されているCo誘導体との比較は、クロック遷移が分子間スピン-スピン相互作用を効果的に抑制することを示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-04T13:31:40Z)
• Broad-band spectroscopy of a vanadyl porphyrin: a model electronuclear spin qudit [0.0]
  それぞれの分子が、普遍的な4量子ビットプロセッサとして振る舞う条件を満たすこと、あるいは同等に、d = 16quditとして振る舞うことを示します。 これらの発見は、非自明な量子機能を実装することができる化学的に設計されたシステムのカタログを広げた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-27T19:12:23Z)
• Quantum coherent spin-electric control in a molecular nanomagnet at clock transitions [57.50861918173065]
  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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-03T09:27:31Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。